Be- und Verarbeitung von Holz

Holz ist ein gewachsenes, nicht homogenes Material. Es bleibt auch nach dem Fällen "lebendig", d. h. es hat die Eigenschaft zu "arbeiten", da es auf eine Veränderung der Umgebungsfeuchte mit Volumenänderung reagiert und dabei seine Form ändert:

Bei Feuchtigkeitsaufnahme quillt das Holz, es vergrößert sein Volumen. Bei Feuchtigkeitsabgabe schwindet es, d. h. es verkleinert sein Volumen.

Diese Maßänderungen in einem Holzteil laufen in den unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich stark ab. Dadurch wird nicht nur das Volumen verändert, sondern der Holzkörper kann dabei seine Form (Wölben, Verdrehen, Reißen) verändern.

Das Holz arbeitet nicht in allen Wuchsrichtungen gleich stark:

  • in Faserrichtung (Länge) unbedeutend
  • in Richtung der Markstrahlen (vom Kern nach außen) bis zu 5 %
  • in Richtung der Jahresringe bis zu 10 %

Besonders augenfällig sind die Folgen des Arbeitens, wenn man nach dem Fällen eines Baumes das Trocknen des Stammes beobachtet. In der ersten Zeit wird man keine Formveränderungen feststellen können, da in dieser Zeit bis zum

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild1.gif

Erreichen des Fasersättigungspunktes (ca. 30% Holzfeuchte) lediglich "freies Wasser" aus den Zellhohlräumen abgegeben wird (Diffundieren). Wenn die Luftfeuchtigkeit so niedrig ist, dass das Holz weitere Feuchtigkeit an die Luft abgeben kann, verliert das Holz die Feuchtigkeit aus den Fasern und Zellwänden. Damit setzen auch die Volumen- und Formveränderungen ein (Schwundreaktionen). In der Länge wird der Stamm nur geringfügig kürzer.

Im Durchmesser wird der Stamm ebenfalls kleiner - im darrtrockenen Zustand (HF = 0 %) bis zu 5% - und reißt dabei sehr häufig. In Richtung der Jahresringe, also tangential, liegt dieser Wert bei 10 %.

Was ist passiert?

Die Luftfeuchte sinkt oder ist sehr niedrig. Die Holzfeuchtigkeit sinkt solange, bis ein Gleichgewicht zur Luftfeuchte eintritt. Gleichzeitig versucht das Holz, sich zusammenzuziehen. In der Länge sehr wenig, in der Dicke (radial - Markstrahlen) um ein Vielfaches stärker und in Richtung der Jahresringe (Umfang - tangential) nochmals etwa doppelt so stark wie radial.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild2.gif

Durch dieses verschieden starke Schwinden in unterschiedlicher Richtung entstehen um den neutralen Kern herum Spannungen, die bei starker Feuchtigkeitsabgabe so stark ansteigen können, dass es zur Rissbildung kommt. Nach dem Trocknen ist das "Tortenstück" in der Skizze kleiner und schlanker.

Trockenriss

Rundholzpalisade - weißgeschält

Weißschälen heißt:

Im Schälvorgang wird der Stamm unter zwei rotierenden Messerköpfen gedreht, wobei ein Abtaster vor jedem Werkzeug die Spanabnahme sensibel begrenzt. Rundherum werden maximal 2 cm abgeschält. Lärche wird so gut wie splintfrei geschält. Auf diese Weise werden die Unregelmäßigkeiten des Stammes erhalten.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild4.gif

Ebenso bleibt die ursprüngliche Querschnittsform des Stammes erkennbar und seine konische Wuchsform. Die Krümmungen in der Stammachse werden etwas begradigt.

Das weißgeschälte Holz bringt viel von der Ursprünglichkeit des lebendigen Baumes ins Spielgerät. Die weißgeschälte Rundholzpalisade bietet eine intensive Sinnesansprache und hat damit hohen Spielwert. Diese Tatsache hat uns bewogen, einen derartigen Schälvorgang dem Prozess des Rundfräsens vorzuziehen, obwohl die unregelmäßigen Stämme im folgenden Bearbeitungsprozess wenig handsam sind. Eine industrielle Fertigung ist ebenfalls ausgeschlossen, die Herstellung von Spielgeräten ist dadurch aufwendiger als mit rundgefrästen Hölzern.

Handwerkliche Fertigung

  1. Sorgfältige Holzauswahl und individuelle Bearbeitung -> trotz Seriengerät ein kleines Unikat
  2. Jedes Gerät wird komplett aufgebaut, gekennzeichnet und zum Transport wieder zerlegt -> alles passt
  3. Sozialer Zusammenhalt in der Werkstatt -> "glückliche" Geräte

Rundgefräst

Beim Rundfräsen werden die Stämme durch einen feststehenden Fräser mit vorgegebenem Durchmesser zu gleichförmigen Rundstäben verarbeitet. Alle Unregelmäßigkeiten verschwinden, und man erhält ein Rundholz, das sich mit Schablone und Vorrichtungen industriell weiterverarbeiten lässt. Im Fräsprozess wird vor allem im unteren Teil des Stammes das imprägnierfähige Splintholz abgespant. Es bleibt schlecht imprägnierbares Kernholz über. Außerdem werden Holzfasern angeschnitten, die sich öffnen und Feuchtigkeit aufnehmen, wenn die Palisade verkehrt herum aufgebaut wird.

Diese Nachteile kennt man beim Weißschälen nicht. Auch deswegen verwenden wir - von wenigen technisch bedingten Ausnahmen abgesehen - weißgeschälte statt rundgefräste Rundhölzer.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild5.gif

Schrägschnitt

Senkrechte Standpfosten werden, als konstruktive Holzschutzmaßnahme, schräg geschnitten. Dies trägt zur größeren Langlebigkeit des Holzes bei, weil sich dadurch in diesem Problembereich weniger Feuchtigkeit hält und der Pilzbefall nicht so aggressiv ist. Als zusätzlicher Schutz werden die Hirnholzflächen mit Paraffin-Wachs gestrichen.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild6.gif

Perforiert

Immer dann, wenn wir chemischen Holzschutz für Konstruktionsteile mit Erdkontakt benötigen, wird das Holz nach DIN 68800 Gefährdungsklasse 4 druckimprägniert.

Bild

Die besonders anfällige Erd-/Luftzone des Holzes, jeweils 40 cm oberhalb und unterhalb der Erdoberfläche, wird vor dem Imprägnieren mit einer Vielzahl kleiner Bohrlöcher (Ø 3 mm, Tiefe 30 mm) perforiert. Damit dringt das Imprägniermittel definiert in den kritischen Bereich ein. Wir haben dieses Verfahren von der Deutschen Bundespost übernommen.

Die meisten Richter-Geräte werden aus nichtimprägnierten Hölzern wie Gebirgslärche, Eiche oder Robinie gebaut.

Fürstenberg-Permadur-Verfahren

Bei imprägnierten Fichte-/Tanne-Standpfosten von Einbeingeräten verwenden wir zusätzlich für den Schutz gegen Fäulnis das patentierte Fürstenberg-Permadur-Verfahren.

Bild

Die Lebensdauer der Palisaden erhöht sich durch eine Ummantelung, die die für die Pilze lebensnotwendige Sauerstoffversorgung abschneidet. Gleichzeitig verhindert der Kunststoffschutzmantel, dass die pilzgiftigen Kupfer- und Zink-Ionen aus der darunterliegenden Messingfolie ins Erdreich wegdiffundieren.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild9.jpg

Herzgetrennt

Auch bei eingeschnittenen Hölzern wirkt die Eigenschaft des Holzes zu "arbeiten" weiter. Insbesondere um die Markröhre herum entstehen beim Trocknen Spannungen, die zur Rissbildung führen könnten.

Da sich Spannungen um einen Kern herum nicht in einem offenen, sondern in einem geschlossenen ringförmigen System aufbauen, bedeutet hierbei die Formveränderung in der Regel auch Rissbildung.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild10.gif

Um diese Rissbildung an verbauten Hölzern zu vermeiden, achtet man beim Holzeinschnitt darauf, herzgetrennte Querschnitte zu erzeugen. Wenn man so die Rissbildung als Hauptproblematik der Volumenänderung ausgeschaltet hat, bleibt für den Holzbearbeiter zu beachten, dass das herzgetrennte Holz immerhin noch schwindet (bei Feuchtigkeitsaufnahme quillt - Volumen vergrößert). Durch geeignete fachgerechte Ver- und Bearbeitungsmethoden werden diese Holzeigenschaften in ihrer Wirksamkeit regelbar.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild11.jpg

Schwarten

Schwarten sind dreiseitig gesägte Randbretter, die beim Einschnitt von starken Rundhölzern erzeugt werden. Die Baumaußenseite wird dann an einer rotierenden Messerscheibe von Hand weißgeschält. Durch diese Bearbeitung entsteht eine unregelmäßige, strukturierte Oberfläche.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild12.gif

Die Bearbeitung von Hand bei der Herstellung der Schwarten und bei der Weiterverarbeitung ist sehr kostenintensiv. Alle bekannten maschinellen Bearbeitungen von Brettern und/oder Dielen, die Schwartenstruktur imitieren sollen, vernichten jedoch gerade die wichtigen Unterschiede, und man bekommt bestenfalls ein balliges, rustikales Brett ohne natürliche Struktur.

Stabilität

Neben dem formalen Vorzug durch die Schwartenstruktur ergibt sich eine wesentliche Qualitätsverbesserung gegenüber der Verwendung von halbierten Schwachhölzern, da der Materialeinsatz pro Flächeneinheit größer ist. Die Schwarten sind bei Türmen z. B. 3 - 6 cm stark und 14 - 18 cm breit und an der schwächsten Stelle des Halbrundes noch mindestens 1 cm dick. Sie erlauben daher unter anderem weit auseinandergesetzte Schrauben. Dadurch werden Wände und Dächer winkelsteif.

tl_system/content/de/08_Infobox/Holzverarbeitung/bild13.jpg