Was lange währt

Was lange währt

Holzmodifikation soll Hölzern im Außenbereich dauerhafter machen. Dank verschiedener Verfahren können eigentlich kurzlebige Hölzer der Witterung trotzen.

Mit Holzmodifikationen soll Holz, das nicht dauerhaft ist, haltbar gemacht werden, ohne dass chemische Holzschutzmittel eingesetzt werden müssen. Dafür wird mit unterschiedlichen Methoden der Aufbau der Holzzellen verändert. Es entstehen Hölzer, die weniger quellen und schwinden, unter Feuchteeinwirkung resistenter gegen Pilze sind und von Insektenbefall weitgehend verschont bleiben. Damit bieten sie Eigenschaften, die nur wenigen heimischen Hölzern zugeschrieben werden können, weshalb für den Einsatz im frei bewitterten Außenbereich sonst häufig Tropenhölzer eingesetzt werden. Die Verfahren, um Hölzer entsprechend zu verändern, basieren derzeit auf thermischer, chemischer oder physikalischer Modifikation.

Dies sind:

  • Furfurylierung
  • Behandlung mit Hitze
  • Acetylierung
  • Durchtränkung mit Wachs

Pflanzenreste verwerten

Bei der Furfurylierung, einer chemischen Modifikation, wird das Holz mit einem Bioalkohol behandelt. Dieser wird aus Biomasse, beispielsweise aus Pflanzenabfällen, die bei der Zuckerproduktion entstehen, gewonnen. Der Bioalkohol durchtränkt die Zellwände des Holzes. Nach der Imprägnierung wird das Holz unter Hitze getrocknet und härtet aus.
Die in den Zellwänden verankerten Polymere machen die Holzzellen um etwa 50 % dicker. Dadurch kann das Holz kaum noch Feuchtigkeit aufnehmen. Hauptsächlich werden Kiefernholzarten modifiziert. Das Holz kann entweder durchgehend vergütet werden oder nur im Splintholzbereich. Das modifizierte Holz erreicht je nach Vergütungsverfahren die Dauerhaftigkeitsklasse 1-2 nach DIN EN 350. Die geringe Feuchteaufnahme erhöht das Stehvermögen des Holzes, es bleibt dimensionsstabil. Die Vernetzung des Bioalkohols mit dem Holz festigt die Gewebestruktur und verbessert die mechanischen Eigenschaften. Durch den Prozess erhält das Holz eine dunkelbraune Farbe. Das Verfahren wurde in Norwegen von der Firma Kebony entwickelt. Dort kommt das Holz vor allem für Fassaden, Dachdeckungen, Terrassen, im Fensterbau oder für Pfosten-Riegel-Konstruktionen zum Einsatz. In Deutschland darf es größtenteils nur für nichttragende Anwendungen eingesetzt werden. Einzige Ausnahme ist das chemisch modifizierte Schnittholz Kebony Clear Decking, ein durchgehend modifiziertes Kiefernholz der Sorte Pinus radiata. Es verfügt über die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Nr. Z-9.1-853 für tragende brettförmige Holzbauteile und darf zum Beispiel für tragende Terrassen- und Balkonbeläge eingesetzt werden. Nach Angaben des Herstellers ist das Holz fast instandhaltungsfrei und erfordert neben der normalen Reinigung keine weitere Pflege. Es wird von einer Haltbarkeit von 30 Jahren ohne Wartung ausgegangen.

  • Das Holz wird in einen Autoklav gefahren und dort mit flüssigem Wachs bis in das Kernholz durchtränkt. Bild: Dauerholz AG

  • Acetyliertes Holz eignet sich unter anderem als Fassadenbekleidung. Bild: Unternehmensgruppe Enno Roggemann

Flüssiger Wachs wird eingebracht

Eine physikalische Methode, um Holz zu modifizieren, ist das patentierte Dauerholz- Verfahren. Dabei wird das Holz mit Wachs vollständig bis in das Kernholz hinein durchtränkt. Basismaterial für die Produktion ist Schnittholz der heimischen Waldkiefer oder anderer Holzarten. Nach einer auf das Verfahren abgestimmten Vorkonditionierung und einer anschließenden Trocknung wird in einem Autoklav flüssiges Wachs in das Holz eingebracht.
Anschließend erfolgt eine definierte Nachkonditionierung, um die Ausgleichsfeuchte und die gleichmäßige Wachsverteilung im Holz einzustellen. Das so behandelte Holz durchläuft dann die üblichen Bearbeitungsverfahren wie Sägen, Hobeln und Profilieren. Das Verfahren führt zu einer Reduzierung der Gleichgewichtsfeuchte. Das Holz wird mit einer durchschnittlichen Restfeuchte von etwa 6 % ausgeliefert. Durch die starke Hydrophobierung wird das Quell- und Schwindverhalten deutlich reduziert. Das Holz entspricht der Dauerhaftigkeitsklasse 1 nach DIN EN 350. Kiefer hat, je nach Dichte des Ausgangsmaterials, eine mittlere Dichte von 600–1.000 kg/m³. Durch die Volltränkung mit Wachs sollen sich die Festigkeitswerte laut Hersteller im Vergleich zu unbehandeltem Holz (Druckfestigkeit längs und quer zur Faserrichtung) um bis zu 30 % verbessern. Die Oberflächenhärte nimmt ebenfalls im Mittel um etwa 30 % zu.

In Essigsäure getränkt

Die Wasseraufnahmefähigkeit kann auch durch Acetylierung verringert werden. Im Holz enthaltene Hydroxylgruppen absorbieren Wasser oder geben es ab. Im Verlauf der Acetylierung werden die freien Hydroxyle zu Acetylgruppen, indem im Holz eine Reaktion mit Essigsäureanhydrid herbeigeführt wird. Dadurch wird die Fähigkeit des Holzes zur Absorbierung von Wasser verringert. Die Vergütung erfolgt in einem Imprägnierschritt, bei dem das Holz mit Essigsäureanhydrid getränkt wird, und einem Vergütungsschritt, bei dem die Reaktion mit dem Holz durch Wärme ausgelöst und das Holz getrocknet wird. Acetyliertes Holz entspricht nach DIN EN 350 der Dauerhaftigkeitsklasse 1. Laut Titanwood, dem Hersteller von Accoyaholz, das nach diesem Verfahren modifiziert wird, ist das Holz ohne Erdkontakt mindestens 50 Jahre und mit Erdkontakt oder im Kontakt mit Süßwasser 25 Jahre lang haltbar. Durch ein Quell- und Schwindverhalten, das bis zu 80 Prozent gegenüber dem Ausgangsmaterial vermindert ist, ist es sehr dimensionsstabil. Aufgrund des verringerten pH-Werts von acetyliertem Holz empfiehlt sich die Verwendung von Verbindungsmitteln aus rostfreiem Edelstahl oder speziell gegen Korrosion beschichteten Stahlverbindungsmitteln. Acetyliertes Holz eignet sich für Fenster, für Holzdecks und Terrassenbeläge, als Fassadenbekleidung oder Gartenausstattung. Für Anwendungen im Innenbereich eignet sich das Holz weniger, da ihm ein leichter Essiggeruch infolge der Modifizierung anhaftet. Auch sind gesundheitliche Auswirkungen noch nicht ausreichend erforscht. Acetyliertes Holz kann mit einem bestimmten Resorcinharz geleimt werden, so dass auch größere Querschnitte hergestellt werden können. Die Tragfähigkeit wird durch den Acetylierungsvorgang nicht beeinträchtigt. So ist es möglich, auch tragende Bauwerke herzustellen, wie eine Schwerlastbrücke im niederländischen Sneek. In Deutschland wäre für eine tragende Konstruktion derzeit eine Zulassung im Einzelfall notwendig, die bauaufsichtliche Zulassung ist beantragt.

Das Holz wird erhitzt

Die sicherlich bekannteste Art, Holz zu modifizieren, ist die thermische Behandlung. Als Ausgangsmaterial für Thermoholz kommen viele Laub- und Nadelhölzer infrage, etwa Kiefer, Fichte, Buche, Eiche oder Esche. Das Holz kann mit unterschiedlichen Verfahren modifiziert werden. Das gemeinsame Grundprinzip der thermischen Modifizierung ist die Einwirkung erhöhter Temperaturen zwischen 160 °C und 250 °C unter sauerstoffarmen Bedingungen. Die Verfahrenstypen unterscheiden sich insbesondere durch die Art und Weise, in der diese Bedingungen erzeugt werden. Meist wird das Holz in einer Atmosphäre aus Wasserdampf und Holzgasen bei Normaldruck modifiziert. Die weiteren Verfahren unterscheiden sich in den Feuchte- und Druckbedingungen, der Art der Heizmedien und der Sauerstoffreduzierung oder im zeitlichen Verlauf. Die Produkte aus den unterschiedlichen Verfahren können sich in ihrem spezifischen Eigenschaftsprofil unterscheiden. Auch innerhalb der Verfahren gibt es Möglichkeiten, durch entsprechende Einstellungen von beispielsweise Druck, Temperatur und Zeitdauer der Einwirkungen bestimmte Ergebnisse zu erzielen. Da minderwertige Qualitäten von Thermoholz zu einigen Schäden führten, sollte auf den Produktionsprozess geachtet werden. Zu den Voraussetzungen für eine gute Qualität gehören:

  • Der Einsatz eines hochwertigen Ausgangsmaterials
  • Für die Thermobehandlung sollte Schnittholz mit einer geringen und gleichmäßigen Ausgangsfeuchte verwendet werden.
  • Ein Qualitätsmanagement beim Produktionsablauf in Bezug auf Temperatursteuerung, Temperaturhöhe, Behandlungsdauer, Feuchtigkeitszugabe und Haltezeiten

Thermoholz kann den Dauerhaftigkeitsklassen 1 und 2 nach DIN EN 350 zugeordnet werden. Es eignet sich als Material für Fassadenbekleidung, Terrassenbeläge, Gartenmobiliar oder Lärmschutzwände. Als tragendes Bauteil darf Thermoholz nicht eingesetzt werden, weil das Holz aufgrund der Hitzebehandlung an Festigkeit und Elastizität verliert. Aufgrund der Sprödigkeit des Materials empfehlen sich Verbindungen mit Schrauben statt einzuschlagender Verbindungsmittel. Thermoholz wird wegen der dunklen edlen Farbe gerne im Innenbereich, beispielsweise als Bodenbelag, eingesetzt, was auch problemlos möglich ist.

Thermoholz kann mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden. Bei diesem Verfahren, dem hygrothermischen, durchläuft das Holz in zwei Tagen einen fünfstufigen Prozess, bei dem unter reduzierter Sauerstoffatmosphäre dosiert Wärme und Wasserdampf hinzugefügt werden.
Grafik: DER ZIMMERMANN

 

Anbieter von modifizierten Holzprodukten

Furfuryliertes Holz

Kebony AS, N-Oslo

Händleradressen in Deutschland unter

www.kebony.de


Wachsgetränktes Holz

Dauerholz AG, D-Dabel

www.dauerholz.de

 

Acetyliertes Holz

Titanwood, NL-Arnhem

 

5. Januar 2021
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