Eigenschaften von Holz

Holz ist das zweitbeliebteste Material für Bau, Möbel, Fußböden und andere Gegenstände. Obwohl Stein im Hochbau immer noch die dominierende Rolle spielt, hat Holz in letzter Zeit einen enormen Aufstieg erlebt. Hier sind einige weitere faszinierende Fakten über Holz und seine verschiedenen mechanischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Farbe, Glanz, Textur, Makrostruktur, Geruch, Feuchtigkeit, Schrumpfung, innere Spannungen, Quellung, Rissbildung, Verwerfung, Dichte und elektrothermische Schallleitfähigkeit sind einige der grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Holz. Das Aussehen von Holz wird durch seine Farbe, seinen Glanz, seine Textur und seine Makrostruktur beeinflusst.

Verschiedene Holzarten gibt es in verschiedenen Farben, von Weiß (Espe, Fichte) bis Schwarz (Ebenholz). Holz erhält seine Farbe durch Gerbstoffe, Harz und Pigmente in Zellhöhlen. Nun, in diesem Artikel werde ich alle Eigenschaften von Holz diskutieren, einschließlich der physikalischen, chemischen, mechanischen Eigenschaften usw.

Eigenschaften von Holz

Die folgenden sind die wichtigsten Eigenschaften von Holz:

• Mechanische Eigenschaften
• Thermische Eigenschaften
• Elektrische Eigenschaften
• Akustische Eigenschaften
• Sensorische Eigenschaften
• Dichte und spezifisches Gewicht
• Verschlechterung
• Hygroskopizität
• Schrumpfung und Quellung

• Sensorische Eigenschaften

Farbe, Glanz, Geruch, Geschmack, Textur, Maserung, Form, Gewicht und Härte von Holz sind Beispiele für sensorische Eigenschaften. Für Identifikations- oder andere Verwendungszwecke sind diese zusätzlichen makroskopischen Merkmale nützlich, um ein Stück Holz zu beschreiben. Es gibt Hölzer in einer Vielzahl von Farben, obwohl die meisten Hölzer in Weiß- und Brauntönen gehalten sind. Andere Farben sind Gelb, Grün, Rot und praktisch reines Weiß. Abhängig von den Farbunterschieden zwischen Kernholz, Splint, Frühholz, Spätholz, Rochen und Harzkanälen können Abweichungen an einem einzelnen Holzstück sichtbar sein. Bleichen oder Färben sowie längere Umwelteinflüsse können die natürliche Farbe verändern. Robinie, Honigheuschrecke und einige tropische Arten sind nur einige Beispiele für brillante Hölzer.

Einige Holzarten wie Fichte, Esche, Linde und Pappel haben einen natürlichen Glanz, der sich besonders auf radialen Flächen bemerkbar macht. Durch die im Holz enthaltenen flüchtigen Verbindungen entstehen Geruch und Geschmack. Sie sind manchmal nützliche Unterscheidungsmerkmale, obwohl sie schwierig zu artikulieren sind. Der Begriff „Textur“ bezieht sich darauf, wie gleichmäßig eine Holzoberfläche, typischerweise quer, erscheint. Wie in grob, fein oder sogar Textur oder Körnung wird Körnung häufig synonym mit Textur verwendet. Es kann auch verwendet werden, um die Richtung von Holzteilen zu beschreiben, z. B. gerade, spiralförmig oder wellig. Manchmal wird die Maserung anstelle einer Figur verwendet, wie im Fall der silbernen Maserung in der Eiche. Die Abbildung bezieht sich auf organische Muster oder Designs auf Holzoberflächen (normalerweise radial oder tangential).

Gewicht und Härte gelten eher im diagnostischen als im technischen Sinne als sensorische Eigenschaften; Das Gewicht wird durch einfaches Anheben der Hand bestimmt, und die Härte wird durch Drücken mit dem Daumennagel bestimmt. Es gibt leichtere und schwerere Hölzer, die in den Tropen zu finden sind, mit Gewichten von 80 bis 1.300 kg pro Kubikmeter (5 bis 80 Pfund pro Kubikfuß) für Balsa bzw. Lignum Vitae. Übliche Hölzer aus gemäßigten Klimazonen haben bei lufttrockenen Bedingungen typischerweise ein Gewicht von etwa 300 bis 900 kg pro Kubikmeter (etwa 20 bis 55 Pfund pro Kubikfuß).

Dichte und spezifisches Gewicht

Das spezifische Gewicht ist das Verhältnis des Gewichts oder der Masse von Holz zu dem von Wasser, während die Dichte das Gewicht oder die Masse einer Holzvolumeneinheit ist. Da 1 cc Wasser 1 Gramm wiegt, betragen die durchschnittliche Dichte und das spezifische Gewicht von Douglasienholz im metrischen Maßsystem jeweils 0,45 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cc). (Ein Gramm pro Kubikzentimeter oder ungefähr 62,4 Pfund pro Kubikfuß wird als Gewicht pro Volumeneinheit ausgedrückt.) Da Holz hygroskopisch ist, beeinflusst die Menge an Feuchtigkeit sowohl sein Gewicht als auch sein Volumen erheblich, wodurch die Bestimmung seiner Dichte schwieriger als bei anderen wird Materialien. Gewicht und Volumen werden bei vorgegebenen Feuchtigkeitswerten berechnet, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen.

Gewicht und Volumen werden bei vorgegebenen Feuchtigkeitswerten berechnet, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Ofentrockengewicht (fast geringer Feuchtigkeitsgehalt) und entweder ofentrockenes oder grünes Volumen sind die Standards (grün bezieht sich auf Feuchtigkeitsgehalt über dem Fasersättigungspunkt, der im Durchschnitt etwa 30 Prozent beträgt). Andere Darstellungen der Dichte, z. B. basierend auf lufttrockenem Gewicht und Volumen oder Gewicht und Volumen von frischem Holz, sind weniger genau, haben aber bestimmte praktische Anwendungen, z. B. beim Transport von Holz.

Hygroskopizität

Bei Kontakt mit Wasser kann Holz dieses als Flüssigkeit oder als Dampf aus der Luft aufnehmen. Trotzdem ist Wasser die bedeutendste Flüssigkeit oder das Gas, das Holz aufnehmen kann. Holz enthält aufgrund seiner hygroskopischen Natur immer Feuchtigkeit, egal ob es sich um einen Bestandteil des lebenden Baumes oder um ein Material handelt. (Die Begriffe Wasser und Feuchtigkeit werden hier synonym verwendet.) Feuchtigkeit wirkt sich auf alle Aspekte des Holzes aus, obwohl hervorgehoben werden sollte, dass nur die Feuchtigkeit in den Zellwänden von Bedeutung ist; Feuchtigkeit in Zellhohlräumen bewirkt kaum mehr als Gewichtszunahme.

Schrumpfung und Quellung

Wenn der Feuchtigkeitsgehalt im Holz unter den Fasersättigungspunkt variiert, treten Dimensionsänderungen auf. Schrumpfung und Quellung werden durch Feuchtigkeitszunahme bzw. -verlust verursacht. Diese Maßänderungen sind anisotrop, dh sie unterscheiden sich in axialer, radialer und tangentialer Richtung. Etwa 0,4 Prozent, 4 Prozent bzw. 8 Prozent sind die durchschnittlichen Schrumpfwerte. Der Volumenverlust beträgt etwa 12 %, es gibt jedoch erhebliche Unterschiede zwischen den Arten. Diese Zahlen sind als Prozentsatz der Grünabmessungen angegeben und entsprechen den Umwandlungen vom grünen in den ofentrockenen Zustand. Die Zellwandstruktur ist in erster Linie für das unterschiedliche Schrumpfen und Quellen in verschiedenen Entwicklungsrichtungen verantwortlich.

Die Orientierung der Mikrofibrillen in den Schichten der sekundären Zellwand kann verwendet werden, um die Variationen zwischen axialer und den beiden lateralen (radial und tangential) Richtungen zu erklären, jedoch ist unklar, warum diese Diskrepanzen in radialer und tangentialer Richtung bestehen. P>

Verschlechterung

Bakterien, Pilze, Insekten, Meeresbohrer sowie umweltbedingte, mechanische, chemische und thermische Variablen tragen alle zur Zerstörung von Holz bei. Das Aussehen, die Struktur oder die chemische Zusammensetzung von Holz können sich aufgrund von Abbau verändern, was sich auf lebende Bäume, Baumstämme oder Produkte auswirken kann. Diese Veränderungen können von geringfügigen Verfärbungen bis hin zu irreversiblen Veränderungen reichen, die Holz völlig wertlos machen. Wie zum Beispiel Möbel und andere Holzartefakte belegen, die in perfektem Zustand in den Gräbern altägyptischer Pharaonen entdeckt wurden, kann Holz Hunderte oder Tausende von Jahren überdauern (siehe Ägyptische Kunst). Nur unter dem Einfluss äußerer Elemente verschlechtert sich Holz oder wird zerstört.

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen oder Festigkeitseigenschaften von Holz sind Zeichen seiner Fähigkeit, äußeren Kräften zu widerstehen, die möglicherweise dazu neigen könnten, seine Größe und Form zu verändern. Die Höhe und Art der Anwendung dieser Kräfte sowie die Dichte und der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes beeinflussen die Widerstandsfähigkeit gegenüber diesen Kräften. In axialer Richtung oder parallel zur Faser unterscheiden sich die Festigkeitseigenschaften von Holz deutlich von denen quer zur Faser (in Querrichtung).

Die Zug- und Druckfestigkeit von Holz (gemessen in axialer und transversaler Richtung), Scherung, Spaltung, Härte, statische Biegung und Stoß sind einige seiner mechanischen Eigenschaften (Stoßbiegung und Zähigkeit). Entsprechende Tests bestimmen Spannungen pro belasteter Flächeneinheit (an der Elastizitätsgrenze und bei maximaler Belastung) sowie andere Festigkeitskriterien, einschließlich Zähigkeit, Bruchmodul und Elastizitätsmodul (ein Maß für die Steifigkeit). Typischerweise werden zum Testen kleine, transparente Proben mit einem Querschnitt von 2 x 2 cm oder 2 x 2 Zoll verwendet.

Thermische Eigenschaften

Obwohl sich Holz bei Temperaturschwankungen ausdehnt und zusammenzieht, sind Schwinden und Quellen, die durch Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts verursacht werden, viel bedeutendere Dimensionsänderungen. Eine solche temperaturbedingte Ausdehnung und Kontraktion sind typischerweise unbedeutend und ohne praktische Konsequenzen. Oberflächenprüfungen können nur bei Temperaturen unter 0 °C (32 °F) erfolgen; Frostrisse können in lebenden Bäumen aufgrund ungleichmäßiger Kontraktion der äußeren und inneren Schichten auftreten.

Im Vergleich zu Materialien wie Metallen, Marmor, Glas und Beton hat Holz eine geringe Wärmeleitfähigkeit (hohes Wärmedämmvermögen). Leichte und trockene Hölzer sind hervorragende Isolatoren, da die Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung am höchsten ist und mit Dichte und Feuchtigkeitsgehalt zunimmt.

Elektrische Eigenschaften

Elektrische Isolierung findet man in ofengetrocknetem Holz. Mit steigendem Feuchtigkeitsgehalt steigt jedoch auch die elektrische Leitfähigkeit, wodurch sich gesättigtes Holz (Holz mit dem höchsten Feuchtigkeitsgehalt) eher wie Wasser verhält. Es ist bemerkenswert, wie dramatisch der elektrische Widerstand abfällt, wenn der Feuchtigkeitsgehalt von 0 auf den Punkt ansteigt, an dem die Fasern gesättigt sind. Der elektrische Widerstand sinkt in diesem Bereich um mehr als das Milliardenfache, vom Fasersättigungspunkt bis zum höchsten Feuchtigkeitsgehalt jedoch nur um das etwa 50-fache. Der elektrische Widerstand von Holz ist weitgehend unbeeinflusst von anderen Parametern wie Holzart und Dichte; Unterschiede zwischen den Arten hängen mit der Chemie der Extrakte zusammen. Der Axialwiderstand beträgt etwa die Hälfte des Querwiderstands.

Die dielektrischen oder schlechten Leitereigenschaften von Holz sind ebenfalls wichtig. Die Dielektrizitätskonstante und der Leistungsfaktor spielen eine praktische Rolle bei der Herstellung von Stromzählern (Kapazitäts- und Hochfrequenz-Leistungsverlusttyp) zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Holz, zum Trocknen von Holz mit elektrischem Strom (eine theoretische Möglichkeit, obwohl derzeit keine Realität) und zum Verkleben von Holz mit hochfrequentem elektrischem Strom. Die elektrische Polarisierung (das Auftreten von entgegengesetzten elektrischen Ladungen auf gegenüberliegenden Seiten eines Stücks), die auftritt, wenn mechanische Spannungen angelegt werden, bewirkt, dass Holz den piezoelektrischen Effekt zeigt. Im Gegensatz dazu erfährt Holz mechanische Verformungen, wenn es einem elektrischen Feld ausgesetzt wird (Größenänderungen).

Akustische Eigenschaften

Holz kann sowohl Schall erzeugen (durch direktes Schlagen) als auch Schallwellen verstärken oder ablenken, die von anderen Objekten kommen. Aufgrund dieser Faktoren ist es ein spezielles Material für Musikinstrumente und andere akustische Anwendungen. Größe, Dichte, Feuchtigkeitsgehalt und Elastizitätsmodul des Holzes wirken sich alle auf die Schwingungsfrequenz aus, die wiederum die Tonhöhe des erzeugten Klangs beeinflusst. Eine höhere Dichte und Elastizität, ein geringerer Feuchtigkeitsgehalt und kleinere Abmessungen tragen alle zu höheren Tönen bei.

Das ist alles für diesen Artikel, in dem die Eigenschaften von Holz aufgelistet und erklärt werden. Ich hoffe, Sie haben viel von der Lektüre mitgenommen, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen. Danke fürs Lesen, bis bald!