Mit Hitze, Essig und Alkohol

Dank dem richtigen Zusammenspiel von Unterkonstruktion, Pflege und Holzmodifikation trotzt diese Holzterrasse seit neun Jahren den Elementen. Bild SZ, Noah J. Gautschi

Modifiziertes Holz.  Es gibt Pilzen keine Chance, trotzt jahrelang dem Sonnenlicht und ist unbeeindruckt von Regen und Sturm. Durch gezielte Eingriffe in die Zellstruktur lässt sich die Dauerhaftigkeit des Holzes erhöhen, was ungeahnte Anwendungsbereiche erschliesst.

Unser heimisches Holz hat von Natur aus eine Vielzahl positiver Eigenschaften. Neben der relativ einfachen Bearbeitbarkeit ist es CO2-neutral, fühlt sich warm an und ist einfach zu beschaffen. In puncto Design ist jedes Stück ein Unikat mit abweichender Maserung und eigenem Farbton. Doch bei ein paar Eigenschaften tut sich das verarbeitende Handwerk schwer, da es die Verwendung gerade unter extremen Einflüssen einschränkt. So verformt sich Holz bei der Zu- oder Abnahme der Luftfeuchte und ist je nach Holzart sehr anfällig auf holzschädigende Pilze. Ebenfalls reagieren viele Hölzer sensibel auf die UV-Strahlung. Das hat wiederum negative Auswirkungen auf das Erscheinungsbild.

Eine Alternative zum Tropenholz

Durch die natürlichen Schwachstellen des heimischen Holzes kamen bei Konstruktionen im Aussenbereich oder bei Werkstücken, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, oftmals Tropenhölzer zum Einsatz. Diese sind aufgrund ihrer gegebenen Eigenschaften weniger anfällig auf unsere klimatischen Einflüsse. In den letzten Jahren wurde vermehrt mit verschiedenen Verfahren experimentiert, um einheimische Hölzer so zu modifizieren, dass sie eine bessere Resistenz gegenüber der Feuchtigkeit und Schädlingen bekommen. Viele Produkte und Modifikationsmethoden zeigten sich wegen der hohen Produktionskosten jedoch als nicht wettbewerbsfähig und verschwanden wieder vom Markt. «Je nach Holzart und Modifikation liegen die heutigen Preise modifizierter Hölzer auf dem Niveau von Hartholz», sagt Thomas Wilper, Geschäftsbereichsleiter «Holz und Garten» bei der Balteschwiler AG aus dem aargauischen Laufenburg. Der leichtere Beschaffungsaufwand, die geringere Umweltbelastung und der Schutz des heimischen Holzmarktes führen zu einer merklichen Zu- nahme bei modifizierten einheimischen und schnellwachsenden Hölzern im Bereich Absatz und Nachfrage. «Vor allem im gehobenen Objektbereich und in öffentlichen Bauten nimmt die Nachfrage aufgrund der vorherrschenden Tropenholzdebatte nach wie vor zu», erklärt Wilper.

Die zwei Seiten der Medaille

Ohne eine Modifizierung könnten die meisten Hölzer im Aussenbereich nicht eingesetzt werden. Wenn ein Holz modifiziert wird, hat dies in den meisten Fällen positive und negative Auswirkungen auf die vorhandenen Eigenschaften. Mit der Aufhebung oder Verbesserung einer nicht gewollten negativen Holzeigenschaft verringert oder dezimiert sich meistens eine bereits vorhandene positive Materialeigenschaft. So büssen thermobehandelte Hölzer beispielsweise immer etwas an ihren statischen Werten ein, damit die erwünschte Dauerhaftigkeit erreicht werden kann. «Besonders bei der Beratung und beim Verkauf müssen je nach Verwendungszweck die Vor- und Nachteile genau offengelegt, beachtet und eingeplant werden», sagt Wilper.

Beispielsweise können chemisch modifizierte Hölzer nicht mehr ohne entsprechende Konstruktion im statischen Bereich verwendet werden und thermobehandeltes Holz wird schneller grau. Da es viele unterschiedliche Anforderungen an den Werkstoff gibt, haben sich unterschiedliche Modifikationsmethoden etabliert. Für die Behandlung der heimischen Hölzer werden vorwiegend die thermisch-physikalische oder die chemische Modifikation verwendet.

Die zwei Grundverfahren

Die thermisch-physikalische Modifikation ist jene dem Schreiner wohl bekannteste Methode, um ein Stück Holz zu modifizieren. Das als Thermoholz bekannte Resultat weist eine hohe Dauerhaftigkeit auf und kommt oft im Innenausbau bei Möbeln oder Fussböden zum Einsatz.

Bei der chemischen Modifikation wirken je nach Herstellungsmethode andere Chemikalien auf die Zellulose und auf das Lignin ein. Die so behandelten Hölzer weisen ein besseres Schwind- und Quellverhalten auf und werden resistenter gegenüber holzzerstörenden Pilzen. Bewährte chemische Modifikationen sind das acetylierte Holz und die Hydrophobierung.

Nachfolgend werden die Modifikationsarten beginnend beim Thermoholz noch etwas genauer betrachtet.

Thermisch-physikalische Modifikation

Durch die Behandlung mit Wärme wird ein grosser Teil der Feuchtigkeit aus dem Holz entfernt. Beim Einwirken der Temperaturen von bis zu 220 °C verändert sich die gesamte Struktur des Holzes. Durch die verfahrensabhängige Steuerung von Temperatur, Druck und Einwirkdauer können unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden. Die Farbgebung von solchen thermisch-physikalisch modifizierten Hölzern wird dunkler und der Werkstoff bekommt einen besonderen Geruch.

Hölzer, die mit dieser Methode behandelt werden, zeigen eine deutliche Verringerung des Schwind- und Quellverhaltens. Je stärker und länger die Behandlung durchgeführt wird, desto stärker wird der Verlust der Festigkeit des Holzes durch die Strukturveränderung. Das Holz wird bei der Behandlung auch spröder und die Tragfähigkeit wird herabgesetzt. Thermoholz wird aus optischen Gründen auch als Alternative zu Tropenhölzern verwendet. Wenn die Vor- und Nachteile bekannt sind und in der Planung darauf geachtet wird, treten in der Praxis selten Probleme auf. «Wichtig ist, dass der Endkunde sich gezielt für den Einsatz eines modifizierten Holzes entscheidet», sagt Wilper und erwähnt nochmals die Wichtigkeit einer fachlich korrekten Beratung.

Die chemische Modifikation

Im Prinzip ist die chemische Modifikation eine Weiterentwicklung der reinen Thermobehandlung. Durch die zusätzlich durchgeführte Behandlung mit speziellen chemischen Mitteln wird die Resistenz gegenüber holzzerstörenden Pilzen und Schädlingen verbessert. Weiter können je nach Behandlungsmethode die mechanischen Eigenschaften, die sich durch die Wärmeaussetzung verschlechtern, egalisiert oder positiv verändert werden.

Die zur Behandlung eingesetzten Substanzen setzen sich dauerhaft in den Zellen des Holzes fest. Deshalb besteht bei der Verarbeitung normalerweise kein Gesundheitsrisiko für den Schreiner. Die Verträglichkeit mit Farben und Ölen sollte im Vorfeld genau abgeklärt werden. Je nachdem was für Substanzen eingesetzt wurden, ist eine Oberflächenbehandlung nicht möglich oder aber auch unnötig. Folgende Punkte zeigen Methoden der chemischen Modifikation auf:

  • Bei der Acetylierung wird das Holz mit Essigsäurehydrid behandelt. Ein bekanntes Produkt dieser Methode ist das «Accoya»-Holz. Die Substanz lagert sich in der Holzstruktur ein. Beim eigentlichen Modifizierungsvorgang entsteht die Essigsäure, welche dem Produkt den charakteristischen Essig- geschmack verleiht. Auf diese Weise modifizierte Hölzer haben eine hohe Resistenz gegenüber Pilzen. Gegen eine Verblauung durch den Bläuepilz sind sie jedoch nicht geschützt.
  • Unter der Hydrophobierung wird das Tränken des Holzes mit einer Substanz verstanden. Durch die Durchtränkung der Zellstruktur können Eigenschaften gezielt verbessert werden. Bei der «Kebony»-Methode wird das Holz unter grossem Druck mit natürlichem Furfuryl- alkohol imprägniert. Während des Prozesses bilden sich stabile Furanpoly- mere in den Zellwänden des Holzes, welche die Dauerhaftigkeit erhöhen. Der Furfurylalkohol wird aus Abfällen der Agrarwirtschaft gewonnen, was diese Methode aus ökologischer Sicht sehr interessant macht.
  • Eine weitere Form der Hydrophobierung ist die Wachsimprägnierung. Während des Prozesses wird das Wachs mittels Wärme, Vakuum und Druck eingebracht. Durch das Wachs wird die Wasserauf- nahme des Holzes reduziert und das Quell- und Schwindverhalten verbessert.

Je nach Methode und Intensität der Behandlung ist eine Oberflächenbehandlung möglich. Die Hersteller von modifizierten Hölzern stellen entweder eigene Produkte für die Behandlung her oder empfehlen spezifische Behandlungsmethoden.

Sonderform: Stabilisierung

Diese Art der Modifikation ist ein spezielles Verfahren, da von den eigentlichen Holzeigenschaften sehr wenig übrigbleibt. Das Holz wird in einem Epoxidharz getränkt, bis die gesamte Holzstruktur aufgefüllt ist. Durch die komplette Füllung mit Harz entsteht ein Holzwerkstoff, der keine bekannte Holzeigenschaft mehr aufweist. Es ist steinhart, nimmt kein Wasser mehr auf und zeigt kein Schwind- und Quellverhalten. Dieser Werkstoff verliert natürlich auch alle positiven Holzeigenschaften.

Blick in die Zukunft

Der Anwendungsbereich wird immer grösser und mittlerweile kann auf die grosse Erfahrung der Hersteller zurückgegriffen werden. Für den Schreiner als Verarbeiter ist es wichtig, dass das nötige Wissen beim Hersteller und Händler abgeholt werden kann. «Gut ausgeführte Arbeiten sind die beste Werbung für modifizierte Hölzer», sagt Wilper.

An der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt (Empa) sind einige interessante Forschungsprojekte für den zukünftigen Einsatz von modifiziertem Holz am Laufen. So wird Holz durch eine Anreicherung der Holzzellen mit Metallpartikeln magnetisch. Aus Zellulosefasern werden Schwämme hergestellt, die bei Ölkatastrophen den ausgelaufenen Kraftstoff sammeln. Und aus den Holzfasern kann eine Flüssigkeit gewonnen werden, die bei einem Bandscheibenvorfall die ausgetretene Flüssigkeit ersetzen kann und so für Linderung sorgt.

Wenn es gelingt, den Werkstoff Holz immer weiter zu verbessern, stehen ihm in Zukunft möglicherweise noch viele Einsatzbereiche offen, die heutzutage noch undenkbar sind.

Projektbegleitung

Die Balteschwiler AG aus dem aargauischen Laufenburg ist ein ausgewiesener Spezialist für Holz- und WPC-Ter- rassendecks im privaten und öffent- lichen Bereich. Die jahrzehntelange Erfahrung der Firma in der Herstellung, dem Handel und der Umsetzung ermöglicht es, den hohen Anforderungen an Qualität und Ausführung gerecht zu werden. Als Service für Schreinereien, Planer und alle ausführenden Handwerksbetriebe werden neben der individuellen Beratung auf Wunsch auch ganze Projekte durch den Fachmann begleitet.

www.balteschwiler.ch

njg

Veröffentlichung: 03. Dezember 2015 / Ausgabe 49/2015

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