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Dimensionsschwindung

Holz ist nicht nur hygroskopisch (nimmt Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf oder verliert sie), sondern auch anisotrop. Das bedeutet, dass Holz je nach Richtung oder Ausrichtung der Maserung unterschiedliche Eigenschaften hat – es ist nicht in allen Richtungen gleich – und einer der Bereiche, in denen diese Eigenschaft am deutlichsten zu sehen ist, ist die Dimensionsschwindung.

Im Gegensatz zu einem einfachen Schwamm oder einem anderen isotropen Material schrumpft Holz (anisotrop) nicht vollkommen gleichmäßig, und wenn man dies versteht, kann man einige Fallstricke bei der Vermeidung vieler schwindungsbedingter Mängel vermeiden, die möglicherweise erst Monate (oder sogar Jahre) nach der Fertigstellung des Holzprodukts auftreten.

Ein grundlegendes Maß für das Schwinden – ausgedrückt als Prozentsatz – ist der Betrag, um den das Holz schrumpft, wenn es von seinem grünen zu seinem eiförmigen Zustand übergeht. Mit anderen Worten, da das Holz im grünen Zustand seine größte Abmessung hat und das eiförmige Holz sein trockenstes (und daher kleinstes) Volumen darstellt, ist der Übergang von grün zu eiförmig ein Maß für den maximal möglichen Prozentsatz der Schrumpfung; dies wird als volumetrische Schrumpfung des Holzes bezeichnet.

Die volumetrische Schrumpfung gibt an, wie stark eine Holzart schrumpft, aber sie gibt keine Auskunft über die Richtung der Schrumpfung. Die beiden Hauptebenen oder -flächen des Holzes, auf denen die Schrumpfung stattfindet, sind die radiale Ebene und die tangentiale Ebene, was der radialen und der tangentialen Schrumpfung entspricht; diese beiden Werte sollten, wenn sie kombiniert werden, ungefähr die volumetrische Schrumpfung ergeben.

Radial, Tangential, and Volumetric Shrinkage

Radial, Tangential, and Volumetric Shrinkage

Das Schwinden eines Holzstücks in Längsrichtung, das so genannte Längsschwinden, ist so gering – in der Regel etwa 0,1 % bis 0,2 % -, dass es für das volumetrische Schwinden in der Regel keine Rolle spielt. Sperrholz profitiert jedoch in hohem Maße von der geringen Längsschrumpfung des Holzes. Die Furnierschichten werden so miteinander verleimt, dass die Faserrichtung jeder Schicht senkrecht zur benachbarten Schicht verläuft, wodurch die radiale oder tangentiale Schrumpfung innerhalb der Furnierschichten weitgehend eingeschränkt wird. Infolgedessen liegen die Schwindungsraten für die Breite und Länge einer Sperrholzplatte typischerweise unter 1 % (obwohl die Dickenänderungen immer noch etwa gleich groß sind wie bei Massivholz).

Das radiale Schwinden von Massivholz kann von weniger als 2 % bei einigen der stabilsten Holzarten bis zu etwa 8 % bei den am wenigsten stabilen Arten variieren; die meisten Hölzer fallen in den Bereich von etwa 3 % bis 5 % radialem Schwinden. Die tangentiale Schrumpfung kann von etwa 3% bis zu etwa 12% variieren; die meisten Hölzer fallen in den Bereich von etwa 6% bis 10% tangentialer Schrumpfung. (Dementsprechend liegt die volumetrische Schwindung bei den meisten Holzarten im Bereich von 9 % bis 15 %.)

Das Verhältnis zwischen diesen beiden Schwindungswerten wird als Verhältnis zwischen tangentialer und radialer Schwindung oder einfach als T/R-Verhältnis bezeichnet. Neben dem volumetrischen Schwinden (das das Ausmaß des Schwindens misst) dient das T/R-Verhältnis zur Messung der Gleichmäßigkeit des Schwindens und ist ein weiterer guter Indikator für die Stabilität eines Holzes. Im Idealfall hat eine Holzart mit guter Stabilität sowohl eine geringe volumetrische Schwindung als auch ein niedriges T/R-Verhältnis.

Radial, Tangential, and Volumetric Shrinkage

Eine hypothetische Schwindungskurve: Obwohl die Schrumpfungsraten zwischen den Arten (und sogar innerhalb derselben Art) erheblich variieren können, hilft dieses Diagramm, die Schrumpfungsraten und ihre durchschnittlichen Proportionen zueinander zu veranschaulichen; die Daten wurden anhand von Werten für Hard Maple (Acer saccharum) ermittelt, der ein T/R-Verhältnis von 2,1 hat. Die volumetrische Schrumpfung (nicht abgebildet) liegt in der Regel nahe an der Summe der drei oben dargestellten Schrumpfungsprozentsätze. Die tangentiale Schrumpfung macht den Löwenanteil der Gesamtschwindung aus – etwa zwei Drittel -, während die radiale Schrumpfung den größten Teil des verbleibenden Drittels ausmacht und die longitudinale Schrumpfung praktisch gleich Null ist.

(Es ist zu beachten, dass die Tatsache, dass eine bestimmte Holzart während des Trocknens eine hohe anfängliche Schrumpfung erfährt, nicht immer mit einer gleichmäßigen Quellung nach dem Trocknen korreliert. Zum Beispiel hat Linde eine ziemlich hohe anfängliche Schwindung – 6,6 % radial, 9,3 % tangential und 15,8 % volumetrisch – und dennoch ist die Bewegung im Gebrauch relativ gering. Die Verwendung von Daten über das Schwindungsverhalten und das T/R-Verhältnis bietet Holzverarbeitern die beste Möglichkeit, eine fundierte Schätzung vorzunehmen.)

Bei verschiedenen Holzarten kann das T/R-Verhältnis von knapp über 1 bis fast 3 reichen. Bei einem T/R-Verhältnis von 1 würde das Schwindungsverhalten über die gesamte Breite und Dicke des Brettes vollkommen gleichmäßig verlaufen. Bei einem T/R-Verhältnis von 3 würde die flach gesägte Oberfläche dreimal so schnell schrumpfen oder quellen wie die geviertelte Oberfläche.

Als allgemeine Faustregel gilt für die meisten Holzarten, dass die tangentiale Schrumpfung etwa doppelt so hoch ist wie die radiale Schrumpfung, was einem durchschnittlichen T/R-Verhältnis von etwa 2 entspricht. Dies erklärt, warum Bretter mit Viertelschnitt als stabiler gelten als Bretter mit flachem Schnitt: Beim Viertelschnitt schwindet oder schwillt der Großteil des Brettes in der Dicke, während die Oberfläche des Brettes nur eine minimale Breitenänderung aufweist – eine nützliche Eigenschaft für Anwendungen wie Fußbodenbretter oder Werkbankplatten.

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