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Atlas

Aufbau des Holzes

Vor der Chemie muss man sehen, wo sie stattfindet. Holz besteht größtenteils aus toten Zellen, von denen nur die Wände übrig sind. Alles, was wir als Nächstes betrachten (Cellulose, Hemicellulosen und Lignin), steckt in diesen Wänden.

Holz (Xylem) wird vom Kambium gebildet und besteht überwiegend aus verholzten Zellen mit Sekundärwand. Nadel- und Laubhölzer unterscheiden sich grundlegend in ihrer Anatomie, was zu Unterschieden in chemischer Zusammensetzung, Dichte und Verhalten bei der Verarbeitung führt.

Querschnitt unter dem Mikroskop. Wechseln Sie zwischen den Holzarten.

Der Stamm im Schnitt

Außen liegt die Rinde, darunter eine dünne lebende Schicht, das Kambium. Jedes Jahr bildet das Kambium nach innen neues Holz und nach außen neue Innenrinde. Das helle äußere Holz, das Splintholz, leitet noch Wasser. Der dunkle Kern vieler Holzarten, das Kernholz, leitet nicht mehr und hält den Baum nur noch aufrecht.

Das Kambium ist ein laterales Meristem: Durch seine Teilungen entstehen nach innen Xylem und nach außen Phloem (Innenrinde, Bast). Das Splintholz enthält lebende Parenchymzellen; bei der Kernholzbildung sterben sie ab, Gefäße und Tüpfel werden verschlossen und Extraktstoffe reichern sich an, daher ist Kernholz oft dunkler und widerstandsfähiger gegen Fäulnis. Die Holzanatomie wird an drei Schnittebenen untersucht: Querschnitt, Radialschnitt und Tangentialschnitt.

Nadelhölzer: fast nur Tracheiden

Bei Kiefer, Fichte und Lärche besteht fast das ganze Holz aus einem einzigen Zelltyp, den Tracheiden. Das sind lange, hohle Röhren mit spitz zulaufenden Enden, die zugleich Wasser leiten und den Baum stützen. Tracheiden sind über winzige Ventile, die Hoftüpfel, miteinander verbunden.

Tracheiden machen mehr als 90 % des Nadelholzvolumens aus. Frühholztracheiden sind dünnwandig mit weiten Lumina; Spätholztracheiden sind dickwandig und radial abgeflacht. Nadelhölzer besitzen keine Gefäße. Die Holzstrahlen sind schmal, meist einreihig, und aus Parenchymzellen aufgebaut; bei Kiefer, Fichte und Lärche enthalten sie außerdem Quertracheiden. Kiefer, Fichte und Lärche besitzen Harzkanäle, die von harzabsondernden Epithelzellen ausgekleidet sind.

Laubhölzer: Gefäße und Fasern

Bei Birke, Eiche und Ahorn ist die Arbeit aufgeteilt. Weite Röhren, die Gefäße, transportieren das Wasser. Schmale, dickwandige Fasern sorgen für Festigkeit. Auf dem Hirnholz erscheinen die Gefäße als Poren, deshalb nennt man Laubhölzer porige Hölzer und Nadelhölzer porenlose Hölzer.

Gefäße bestehen aus kurzen Gefäßgliedern mit durchbrochenen Querwänden. Das Festigungsgewebe bilden Libriformfasern und Fasertracheiden, das Speichergewebe Parenchym. Nach der Gefäßanordnung konzentrieren ringporige Hölzer (Eiche, Esche) große Gefäße im Frühholz, während bei zerstreutporigen Hölzern (Birke, Ahorn, Pappel) die Gefäße gleichmäßig über den Jahresring verteilt sind.

Die Zellwand

Jede Zellwand ist geschichtet wie Sperrholz. Die Zellen sind durch die ligninreiche Mittellamelle miteinander verkittet. Nach innen folgen eine dünne Primärwand und dann eine dicke Sekundärwand aus drei Schichten: S1, S2 und S3. Die dickste Schicht, S2, bestimmt die Eigenschaften des Holzes.

Mittellamelle (ML) und Primärwand (P) werden oft zusammen als zusammengesetzte Mittellamelle betrachtet. In der Sekundärwand verlaufen die Cellulose-Mikrofibrillen in unterschiedlichen Winkeln: S1 unter etwa 50-70° zur Zellachse, S2 unter 10-30°, S3 unter 60-90°. Die Ligninkonzentration ist in der Mittellamelle und in den Zellecken am höchsten, doch der Großteil der Ligninmasse befindet sich in der Sekundärwand, weil diese so viel dicker ist.

Reaktionsholz

Wenn ein Stamm sich neigt, richtet sich der Baum mit besonderem Holz wieder auf. Nadelhölzer drücken den Stamm von unten hoch, Laubhölzer ziehen ihn von oben. Dieses Holz hat eine andere Chemie und verhält sich bei der Verarbeitung anders.

Nadelhölzer bilden Druckholz auf der Unterseite eines geneigten Stammes: abgerundete Tracheiden mit Interzellularen, meist ohne S3-Schicht und mit deutlich mehr Lignin als normales Holz. Laubhölzer bilden Zugholz auf der Oberseite, mit einer gelatinösen G-Schicht, die fast ausschließlich aus Cellulose besteht und arm an Lignin ist.

Wichtige Fakten

Tracheiden im Nadelholz
>90 % des Volumens
Tracheidenlänge
typisch 2-4 mm
Wandschichten
ML, P, S1, S2, S3
Mikrofibrillenwinkel in S2
10-30°

Quellen zu diesem Kapitel

  1. Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник. 2-е изд. СПб.: Лань, 2010.
  2. Sjöström E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993.
  3. Fengel D., Wegener G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin; New York: De Gruyter, 1984.
  4. Ross R.J. (ed.) Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. General Technical Report FPL-GTR-282. Madison, WI: USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, 2021.