Biopolymere mit Netzwerkstruktur - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 334

verholzte Pflanzenteile aufschließen. Wenn Holz sich an der Luft befindet, vor Feuchtigkeit
geschützt ist und ggf. mit geeigneten Schutzanstrichen versehen wird, können sehr lange Le-
bensdauern von Holzbauteilen realisiert werden wie z. B. mittelalterliche Stabkirchen in Nor-
wegen zeigen (siehe Bild 223 im Abschnitt Anwendungen ). So übersteigt die Lebensdauer von
Holzfensterrahmen, die korrekt eingebaut sind, d. h. vor Staunässe geschützt sind und ausrei-
chend gepflegt werden, leicht die Lebensdauer der Bewohner der Gebäude. Ebenso bemer-
kenswert ist die Lebensdauer von Hartholz wenn es unter der Wasseroberfläche nur in gerin-
gem Maße Sauerstoff ausgesetzt wird. Hinzu kommt, dass die für Pilzwachstum optimale
Feuchte zwischen 30 und 50 % liegt, unterhalb von 20 % und oberhalb von 65 % findet prak-
tisch kein Wachstum statt [38]. Venedig wurde auf Holzpfählen (Eiche und Pinie) errichtet, die
zum Teil mit einem Teerüberzug versehen worden sind. Die Kirche Santa Maria della Salute
(siehe Bild 31) wurde beispielsweise auf mehr als einer Million Eichenpfählen gebaut (genau
1.156.627 Stück nach [39]).
Je nach Holzart liegen die Anteile von Lignin zwischen 20 und 30 %, die der Cellulose zwi-
schen 30 und 50 % (siehe Tabelle 35). Weitere Bestandteile sind extrahierbare Stoffe mit ge-
ringer Molmasse wie Terpene, Wachse und Phenole (extrahierbar mit organischen Lösungsmit-
teln) sowie Tannine und anorganische Salze (extrahierbar mit Wasser). Der Kohlenstoffanteil
liegt bei 50 % und der Sauerstoffanteil ist mit ca. 40 % sehr hoch (siehe Tabelle 8) was den
vergleichsweise niedrigen Heizwert von 15-16 MJ/kg erklärt [1], [38].
Mit Verbundwerkstoffen [33], [40], [41], [42] gelingt oft die Optimierung von Eigen-
schaftsprofilen, die mit Einkomponentensystemen nicht zu realisieren sind, weil gegensätzliche
Eigenschaften optimiert werden sollen. Das Verbundwerkstoff-Paradoxon besagt, dass der
Verbund Spannungen aufnehmen kann, unter denen die schwächere Komponente zerstört wür-
de. Die stärkere Komponente erreicht dabei sogar einen höheren Anteil ihrer theoretischen
Festigkeit, als das in ihrer monolithischen Form d. h. bei alleiniger Verwendung der Fall wäre
[33]. In diesem Sinn ist bei dem biogenen Verbundwerkstoff Holz eine relativ hohe Festigkeit
bei relativ niedriger Dichte verwirklicht (siehe Tabelle 80). Darüber hinaus ist Holz ein optisch
attraktiver Werkstoff. Bei werkstoffgerechter Nutzung, d. h. insbesondere Schutz vor dauerhaf-
ter Feuchtigkeit, Schädlingsbefall und sachgemäßer mechanischer Belastung kann Holz auch
bei Außenanwendungen jahrhundertelang benutzt werden. Weiterhin ist Holz wie alle Biopo-
lymere, die aus polaren Strukturinkrementen aufgebaut sind, in der Lage reversibel Feuchtig-
keit aufzunehmen bzw. weiterzuleiten. Bei der Lagerung aber auch bei der Verwendung in
Außenbereich ist zu beachten, dass die Holzausgleichsfeuchte unter 20 % bleibt, da ansonsten
Pilzbefall einsetzen kann [43] (s. o.).
All diese Eigenschaften prädestinieren Holz u. a. als Baustoff für die Herstellung von Gebäu-
den. Holz ist allerdings auch ein hochgradig anisotroper Werkstoff [1], [44], der in Längsrich-
tung des Stammes deutlich bessere mechanische Eigenschaften besitzt als senkrecht dazu.
Tabelle 80 zeigt mechanische Eigenschaften verschiedener Hölzer; die Steifigkeiten (E-Modul)
sind in erster Näherung mit der Dichte korreliert (siehe Bild 221). Diese Anisotropie wird
durch Holzwerkstoffplatten (siehe Kap. 6.2.3) ausgeglichen, was deren Einsatz aufgrund der
homogeneren Eigenschaften erleichtert.