„Richtige“ Material- und Zielfeuchten bei modifizierten Hölzern und Werkstoffen

Besondere Behandlung

Um ungewollte Formänderungen der Werkstücke zu vermeiden, ist die „richtige“ Holzfeuchte von hoher Bedeutung. Bei normalem Massivholz können Schreiner und Tischler diese einfach mit herkömmlichen Messgeräten kontrollieren. Doch wie steht es um modifizierte Hölzer und Holzwerkstoffe?

Von Dr. Oliver Dünisch

Jeder kennt es: Je nach Jahreszeit öffnen und schließen Fenster mal besser oder schlechter, Schubkästen mit Holzvollauszügen sind mal leicht- oder schwergängig. Wasser auf Tisch- und Arbeitsflächen führen zu Formveränderungen der Platten, ganz zu schweigen von Verwerfungen von Holzbauteilen, die der Bewitterung ausgesetzt sind. Grund hierfür ist die bekannte Eigenschaft von Holz und Holzwerkstoffen, unterhalb Fasersättigung Feuchtigkeit aus der Umgebung auch in dampfförmiger Form aufzunehmen – genannt Hygroskopie.

Wie viel Feuchtigkeit von Holz aus der Umgebung aufgenommen wird und welche Holzfeuchte sich dadurch langfristig einstellt (Holzgleichgewichtsfeuchte), hängt im Wesentlichen von der Umgebungstemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit ab. Aufgrund der in Mitteleuropa vorherrschenden Temperaturen und Luftfeuchten, variiert in unseren Breiten die Holzgleichgewichtsfeuchte für den Großteil der verwendeten Holzarten in Innenräumen erfahrungsgemäß zwischen 6 und 12 %, im Außenbereich zwischen 12 und 22 %. Diese relativ hohe Variationsbreite resultiert aus den jahreszeitlichen Klimaschwankungen und unterschiedlicher Sonneneinstrahlung. Im Innenbereich sind zudem Unterschiede im Heizverhalten, der Gebäudeisolierung, der Raumbe- und entlüftung sowie der Feuchteabgabe durch Zimmerpflanzen verantwortlich. Die Anpassung der Holzfeuchte an die Umgebungsbedingungen ist deshalb wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Bearbeitung eines jeden Kundenauftrags.

Aufgepasst bei modifizierten Hölzern

Für die meisten Aufträge im Massivholzbereich sind hierfür Messungen der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchte am Aufstell- bzw. Einbauort völlig ausreichend, da sich hieraus für nahezu alle Holzarten identische Holzgleichgewichtsfeuchten ergeben, die an entsprechenden Thermohygrometern direkt ablesbar sind. Nur sehr wenige Holzarten weichen z. B. aufgrund eines hohen Gehaltes wasserabweisender Holzinhaltsstoffe, wie Öle oder Fette, von dieser Regel ab.

Schwieriger wird es hingegen, wenn das Holz durch Hitzebehandlung TMT (thermally modified timber) oder chemische Behandlungen modifiziert wurde.

Häufig ist es ja gerade das Ziel dieser neueren Modifikationsverfahren, die Wasseraufnahme des Holzes zu reduzieren, um es witterungsbeständiger und widerstandsfähiger gegen holzzerstörende Pilze zu machen (z. B. Accoya, Kebony, Dauerholz). Aber auch das derzeit im Trend liegende Räuchern von Holz führt zu veränderten Holzgleichgewichtsfeuchten, weshalb die Problematik nicht nur auf Produkte für die Außenanwendung beschränkt bleibt. Für all diese Produkte ist die Holzgleichgewichtsfeuchte bei identischen Klimabedingungen niedriger als bei unbehandeltem Holz und kann nicht unmittelbar aus den üblichen Tabellen abgeleitet werden. Hier empfiehlt sich auf jeden Fall der Blick in das Produktdatenblatt oder die Nachfrage beim Hersteller.

Noch schwieriger ist die Frage nach der „richtigen“ Holzfeuchte für die Vielzahl der Holzwerkstoffe zu beantworten, die sich hinsichtlich ihres Holz- und Bindemittelanteils sowie der verwendeten Rezepturen zum Teil stark unterscheiden. Insbesondere bei Holzwerkstoffen, für die bisher keine persönlichen Erfahrungen vorliegen, sollten deshalb unbedingt Angaben zur Verwendungsfeuchte für den konkreten Auftrag eingeholt werden.

Die passende Messmethode wählen

Auch wenn die Darrprobe die normgerechte Methode zur Bestimmung der Holzfeuchte ist, hat sich in der Praxis über Jahrzehnte die Holzfeuchtebestimmung mithilfe der elektrischen Widerstandsmessung bewährt.

Egal ob in Form praktischer Handgeräte für die Holzfeuchtemessung bei Wareneingang oder als in technischen Schnittholztrocknern verbaute Messsensoren für die Kammersteuerung: Die einfache Handhabung sowie die schnellen Messergebnisse sind unschlagbare Vorteile dieses Verfahrens gegenüber der gravimetrischen Bestimmung der Holzfeuchte. Lediglich das Einschlagen der Messelektroden wird teilweise als Manko empfunden, weshalb gerade für die Holzfeuchtemessung an Halb- oder Fertigerzeugnissen in Schreinereien auch gern kapazitive Handmessgeräte zum Einsatz kommen. Sie werden einfach aufgelegt und messen beschädigungsfrei – können allerdings höhere Toleranzen der Messwerte mit sich bringen.

Wie bereits bei der Bestimmung der Holzgleichgewichtsfeuchte, ist auch bei der Bestimmung der Holzfeuchte bei modifizierten Hölzern, aber auch bei Holzwerkstoffen Vorsicht geboten. Für diese Materialien sind bei den gängigen Handmessgeräten mit wenigen Ausnahmen (z.B. MDF-Platten) keine Kennlinien hinterlegt. Die Anwendung der Kennlinien für entsprechende unbehandelte Hölzer führt indes zu fehlerhaften Messergebnissen.

Neuere Geräte, die die Holzfeuchte mithilfe der Mikrowellen- oder IR-Technik bestimmen, sind zwar prinzipiell auch für die Messung der Holzfeuchte in den genannten problematischen Materialien geeignet, aufgrund der hohen Investitionskosten allerdings nur in Ausnahmefällen für den Einsatz im Schreinerhandwerk gedacht.

Letztendlich ist die gravimetrische Feuchtebestimmung über die Darrprobe für diese
Materialien die einzig zuverlässige und praktikable Bestimmungsmethode. Falls im Betrieb solche Holzfeuchtebestimmungen häufig durchgeführt werden müssen, ist die Anschaffung einer entsprechenden Darrwaage, mit der der Probenvorbereitungs- und Zeitaufwand reduziert werden kann, eine lohnende Investition.

Konditionieren ist auch eine Lösung

Die Steuerungen nahezu aller technischen Holztrocknungsanlagen erhalten ihre Information über die aktuelle Holzfeuchte im Trocknungsgut über Messsensoren, die nach dem Prinzip der elektrischen Widerstandsmessung arbeiten. Damit ist die Standardmesssensorik nicht für die technische Trocknung modifizierter Hölzer sowie von Holzwerkstoffen ausgelegt. Die Firma Brunner Trockentechnik beispielsweise bietet deshalb auch Kammersteuerungen an, die mit einer automatischen gravimetrischen Bestimmung der Holzfeuchte im Trockengut gekoppelt sind, sodass die Beschränkungen von Trockenkammern für die Trocknung der problematischen Materialien entfallen.

Dies ist ein sehr zielführender Ansatz, ist aber an höhere Investitionen sowie an die Kenntnis der Zielfeuchte (= Holzgleichgewichtsfeuchte der Verwendungsumgebung) geknüpft. Ist auch die Holzgleichgewichtsfeuchte des Materials, die sich in der Verwendungsumgebung einstellt unbekannt, bleibt als Lösung nur das über Jahrhunderte bewährte Konditionieren des Materials im Umgebungsklima.

Für viele Schreinerinnen und Schreiner gehört es ja nicht umsonst auch heute noch zur guten Praxis, das Material bereits mehrere Tage vor der Verarbeitung in die Werkstatt bzw. an den Einbauort zu bringen, um die Holzfeuchte an die Umgebungssituation anzupassen.

Dies ist natürlich gerade bei stärkeren Materialdicken und hohen Ausgangsfeuchten ein sehr zeitaufwendiges Unterfangen, das an eine relativ hohe Lagerhaltung – und damit hohe Lagerkosten – gekoppelt ist. Alternativ lässt sich auch eine bestehende Schnittholztrocknungsanlage für beschleunigtes Konditionieren nutzen, indem die Kammer manuell gesteuert wird und am Ende der Trocknung Temperatur und relative Luftfeuchte an die
Situation am Einbauort angepasst werden. Manchmal ist es eben doch schön, dass vollautomatische Trocknungsanlagen auch noch manuell steuerbar sind.


Auf einen Blick

Definitionen und Problemfälle

Gängige Begrifflichkeiten in der Holztrocknung auf den Punkt gebracht

  • Darrtrockenes Holz: Holz mit einer Holzfeuchte von 0 %.
  • Fasersättigungsbereich: Holzfeuchtebereich, in dem die Zellwände vollständig mit Wasser gesättigt sind und kein freies Wasser in den Zellhohlräumen („Zelllumina“) vorliegt. Bei den meisten Holzarten ist das bei einer Holzfeuchte von ca. 30 %. Das Quellen und Schwinden des Holzes tritt erst bei Holzfeuchten unterhalb Fasersättigung auf.
  • Holzfeuchte: Masse des im Holz enthaltenen Wassers bezogen auf die Masse des darrtrockenen Holzes (Angabe in %).
  • Holzgleichgewichtsfeuchte: Holzfeuchte, die sich unter definierten Klimabedingungen im Holz einstellt. Ausschlaggebend sind hierfür die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung.
  • Hygroskopie: Fähigkeit eines Stoffes, Feuchtigkeit (flüssig oder gasförmig) aus der Umgebung zu binden.

Problemfälle bei Bestimmung der Holzfeuchte und der -gleichgewichtsfeuchte

  • Massivholz: Aufgrund von natürlichen Holzinhaltsstoffen, die die Wasseraufnahme des Holzes reduzieren, können die Holzgleichgewichtsfeuchten niedriger als erwartet sein (z. B. Teak).
  • Modifiziertes Massivholz: Gängige Modifikationsverfahren wie die thermische (TMT, thermally modified timber) oder die chemische Behandlung von Holz (wie z. B. Accoya, Dauerholz, Kebony oder geräuchertes Holz) führen zu niedrigeren Holzgleichgewichtsfeuchten.
    Die Bestimmung der Holzfeuchte ist mit handelsüblichen elektrischen Holzfeuchtemessgeräten (Widerstandsmessprinzip,
    kapazitive Holzfeuchtemessgeräte) nicht möglich.
  • Holzwerkstoffe: Aufgrund des Materialmixes variieren die Holzgleichgewichtsfeuchten von Holzwerkstoffen sehr stark.
    Bei einigen Holzfeuchtemessgeräten sind bereits Kennlinien für einige Holzwerkstoffe (z. B. MDF) hinterlegt. Die Anwendbarkeit der Kennlinie auf das konkrete Material sollte aber immer wieder überprüft werden.

Anbieter für Technik im Bereich der Holztrocknung

Kontakt

Darrwaagen*

  • PCE Deutschland

www.pce-instruments.com

  • Sartorius

www.sartorius.de

Manuelle Feuchtemessgeräte*

  • Brookhuis Appl. Technologies

www.brookhuis.com

  • Gann Mess- und Regeltechnik

www.gann.de

  • Umarex, Bereich Laserliner

www.laserliner.com

  • Caisson Elektronik

www.caisson-gmbh.de

  • Doser Messtechnik

www.doser.de

  • Flir

www.flir.de

  • Greisinger

www.greisinger.de

  • Lignomat

www.lignomat.de

  • Merlin Technologie

www.ds-messwerkzeuge.de

  • Testo

www.testo.de

  • Trotec

www.trotec.de

Automatisierte Holzfeuchtemessung*

  • Brookhuis Appl. Technologies

www.brookhuis.com

  • Döscher Microwave Systems

www.feuchtemessung.de

  • Fagus Grecon Greten

www.fagus-grecon.com

Technische Holztrocknungsanlagen*

  • Braun Maschinenvertrieb

www.braun-maschinen.de

  • Eberl Trocknungsanlagen

www.eberl-trocknungsanlagen.de

  • Hildebrand Holztechnik/ Brunner Trockentechnik

www.hildebrand-brunner.com

  • Kronseder Trockentechnik

www.kronseder-trockentechnik.de

  • Lauber

www.lauber-holztrockner.de

*Auswahl ohne Anspruch auf Vollständigkeit


Der Autor

Dr. Oliver Dünisch, Schulleiter der Meisterschule Ebern für das Schreinerhandwerk, sieht unter dem Aspekt der Regionalität und Nachhaltigkeit auch weiterhin Bedarf für Schnittholztrocknungsanlagen in
Massivholz verarbeitenden Schreinereien.