Warum Holz beim Trocknen reißt und sich verzieht: Trocknungsfehler und wie man sie vermeidet

Warum Holz beim Trocknen reißt, schüsselt und sich verdreht

Jeder Trocknungsfehler beginnt mit dem Schwinden. Solange Holz das freie Wasser aus den Zellhohlräumen abgibt, schwindet es nicht; es beginnt zu schwinden, wenn die Zellwände unter den Fasersättigungspunkt bei etwa 30 % Holzfeuchte trocknen. Dann schwindet es entlang der Jahrringe (tangential) etwa doppelt so stark wie quer dazu (radial) und in Faserrichtung kaum.⁴ Diese Unterschiede, zwischen den Richtungen und zwischen Außen- und Innenzone eines Brettes, lassen es reißen und sich verformen.

Schale und Kern: die Spannungsumkehr hinter den meisten Fehlern

Zu Beginn der Trocknung fällt die Außenzone eines Brettes, die Schale, innerhalb weniger Stunden unter den Fasersättigungspunkt und will schwinden. Der nasse Kern schwindet noch nicht und hält sie fest. Die Schale steht also unter Zug, der Kern unter Druck. Bei 50-mm-Eiche mit einem Standardplan erreicht die Zugspannung in der Schale nach etwa fünf Tagen ihr Maximum.²

Wird die Schale über ihre Elastizitätsgrenze gedehnt, trocknet sie in dauerhaft gestrecktem Zustand: Das ist die bleibende Zugverformung, die zur Verschalung führt. Übersteigt der Zug die Festigkeit des Holzes, reißt es. Später, wenn der Kern trocknet und schwinden will, hindert ihn die zu große Schale daran. Die Spannungen kehren sich um: Die Schale kommt unter Druck, der Kern unter Zug. Dieser späte Zug im Kern kann Innenrisse öffnen.^1,2 Das FPL vergleicht die bleibende Verformung mit einem Gummiband, das zu lange gedehnt war und nicht mehr auf seine Ausgangslänge zurückgeht.²

Die vier Trocknungsphasen und ihre Fehler

Das FPL-Handbuch zur Laubholztrocknung teilt die Trocknung in vier Phasen mit jeweils typischen Fehlern. Die Phasen sind ein Erklärungsmodell ohne scharfe Grenzen, zeigen aber, wann ein Fehler entsteht und wann er nur sichtbar wird.²

Die praktische Lehre: Die wichtigsten Stunden einer Kammercharge sind die ersten. Risse entstehen nur in Phase I, spätere Phasen können sie nur verschlimmern. Bei Roteiche reicht diese kritische Phase von frisch bis etwa 50 % Holzfeuchte, bei Weißeiche bis etwa 45 %.² Wie Trocknungspläne damit umgehen, erklärt unser Beitrag über technische Trocknung und Lufttrocknung.

Oberflächenrisse, Stirnrisse und Innenrisse

Trocknungsrisse sind Risse, die sich während der Trocknung öffnen. Wo sie sitzen, verrät, wann und warum sie entstanden sind.

Oberflächenrisse

Oberflächenrisse öffnen sich auf den Brettflächen, fast immer auf den Fladerseiten, weil die Verbindung zwischen Holzstrahlen und Längsfasern dort schwach und die tangentiale Schwindkraft am größten ist. Eiche mit ihren breiten Holzstrahlen ist besonders anfällig.² Viele Oberflächenrisse schließen sich später wieder und sind auf trockener, ungehobelter Ware unsichtbar; sie erscheinen erst nach dem Hobeln. Enthält ein Riss Schmutz oder Verfärbung, war er während der Lufttrocknung offen.²

Die Ursache ist immer zu schnelles Trocknen am Anfang: zu trockene Luft, zu schnelle Luft oder beides. Schon wenige Stunden zu scharfer Bedingungen reichen.² Die FPL-Grenzwerte für die erste Phase der Kammertrocknung sind vorsichtig:

• Anfangs-Trockentemperatur höchstens 43 °C, bei kritischen Holzarten oder Stärken 38–41 °C.
• Luftgeschwindigkeit in den ersten Phasen höchstens 1,9 m/s.
• Relative Luftfeuchte in Phase I nicht unter 87 %, es sei denn, die Luftgeschwindigkeit liegt deutlich unter 1,9 m/s.
• Mindestens zehn sorgfältig vorbereitete Probebretter je Charge, die tägliche Trocknungsrate wird mit dem Grenzwert der Holzart verglichen.²

Auch Lagerplatz und Säge zählen. Direkte Sonne und starker Wind können bei heißem oder trockenem Wetter 25-mm-Kernholz von Eiche und Buche reißen lassen, rissanfällige Ware gehört daher unter Dach, wenn sie eine Stunde oder länger exponiert ist.² Ein stumpfes Sägeblatt reißt die Oberfläche auf und fördert Risse: In einem FPL-Versuch hatte vor der Trocknung gehobelte Roteiche 18-mal weniger Risse als sägeraue Bretter.²

Stirnrisse und Endrisse: Warum sich Stirnseitenschutz lohnt

Feuchte wandert in Faserrichtung 10- bis 15-mal schneller als quer dazu, deshalb trocknen die Enden von Brettern und Stämmen zuerst und reißen zuerst.¹ Starke Stirnrisse wachsen zu Endrissen, und die von ihnen ausgehenden Innenrisse können bis zu 0,6 m ins Brett reichen.² Der wirksamste Schutz ist ein wasserabweisendes Stirnholzwachs oder ein ähnlicher Anstrich auf frischen Stammenden oder frisch gekappten Brettenden.^1,2

Die FPL-Daten zeigen, wie gut der Schutz wirkt und wie schnell sein Nutzen verloren geht. In einem Sommer in Wisconsin wuchsen die Endrisse an ungeschützten Stirnseiten von Roteichenstämmen von etwa 11 mm nach zwei Wochen auf etwa 156 mm nach zwölf Wochen, während die geschützten Enden praktisch rissfrei blieben.² Bei luftgetrockneter 25–32-mm-Roteiche hatten nach sofortigem Auftrag 62 % der geschützten Enden Risse von höchstens 25 mm; drei Tage Wartezeit senkten diesen Anteil auf 22 %, zehn Tage auf 16 %.²

Weitere Maßnahmen helfen: Stapelenden bündig abschneiden, eine Reihe Stapelleisten an oder nahe den Brettenden legen und die Stapel in der Kammer Stirn an Stirn stellen, damit die Luft nicht an den Enden vorbeiströmt.²

Innenrisse: entdeckt erst an der Säge

Ein Innenriss ist ein Riss im Inneren des Brettes, quer zu den Jahrringen. Er entsteht spät in der Trocknung, wenn der Kern unter Zug steht, typischerweise wenn der Kern noch recht feucht ist und die Temperatur zu hoch und zu lange gefahren wird.¹ Spontane Innenrisse sind selten: Meist handelt es sich um vertiefte Oberflächen- oder Stirnrisse.² Von außen sind sie kaum zu sehen. Gefunden werden sie in der Regel erst beim Kappen, Auftrennen, starken Hobeln oder Fräsen, was sie zu einem der teuersten Fehler für Teilehersteller macht.^1,2

Die FPL-Regeln dagegen: Oberflächen- und Stirnrisse von vornherein verhindern, bereits gerissenes Holz schonend bei hoher Luftfeuchte und mäßiger Temperatur weitertrocknen und bei dicker Ware vorsichtig mit der Temperatur hochgehen, solange der Kern über etwa 28 % Holzfeuchte liegt.²

Kollaps, Ringschäle und Kernrisse

Kollaps ist das Zusammenfallen von Holzzellen. Starker Kollaps zeigt sich als Wellen, eine waschbrettartige Oberfläche, leichter Kollaps nur als übermäßiges Dickenschwinden. Er tritt auf, wenn sehr nasses Holz schnell getrocknet wird, und hohe Temperaturen begünstigen ihn.^1,2 Bei den meisten Laubhölzern ist er selten, bakteriell befallenes Holz, sogenannter Nasskern, ist aber anfällig: Für mehrere amerikanische Eichenarten nennt das FPL Kollaps, Ringschäle und Innenrisse als typische Nasskernfehler.²

Ringschäle ist eine Ablösung entlang der Jahrringe. Sie hängt fast immer mit bakterieller Schwächung im stehenden Baum zusammen, manchmal mit Sturm; Trocknungsspannungen reichen selten aus, um sie zu verursachen. In der Kammer lässt sich wenig dagegen tun, außer betroffene Stämme auszusortieren.²

Verschalung und die Gabelprobe

Verschalung ist die oben beschriebene bleibende Zugverformung, die am Ende der Trocknung im Holz eingefroren ist. Das Brett sieht einwandfrei aus, doch Schale und Kern arbeiten gegeneinander. Sobald das Gleichgewicht durch Auftrennen oder Längsschnitte gestört wird, verziehen sich die Teile, oder die Schnittfuge schließt sich und klemmt das Sägeblatt. Das FPL bringt Restspannungen auch mit Hobelrissen und schlechten Verleimungen in Verbindung.²

Abgebaut wird sie durch Konditionieren am Ende der Kammertrocknung: Die Ausgleichsfeuchte der Kammerluft wird kurz auf etwa Zielholzfeuchte plus 4 Punkte bei rund 82 °C angehoben, damit die Schale wieder Feuchte aufnimmt und sich entspannt.² Unser Beitrag über technische Trocknung beschreibt Ausgleichen und Konditionieren Schritt für Schritt.

Geprüft wird mit der Gabelprobe. Aus dem Brett wird ein dünner Querschnitt geschnitten und zu Zinken aufgesägt: drei Zinken, der mittlere herausgenommen, bei Brettern unter etwa 4 cm Dicke; sechs Zinken, der zweite und fünfte herausgenommen, bei dickerer Ware. Biegen sich die äußeren Zinken nach innen, ist noch Verschalung vorhanden; bei mittleren bis starken Spannungen berühren sie sich.² Der Zeitpunkt zählt. Ein Feuchtegefälle in den Zinken kann Spannung vortäuschen oder verdecken, deshalb rät das FPL, das Holz vor der Probe ein bis zwei Tage abkühlen zu lassen oder die geschnittenen Zinken 15 Sekunden in der Mikrowelle zu erwärmen, damit sich ihre Feuchte ausgleicht.²

Verzug: Längskrümmung, Kantenkrümmung, Verdrehung und Schüsselung

Verzug ist jede Abweichung einer Fläche oder Kante von eben oder rechtwinklig. Das Wood Handbook nennt sechs Formen: Längskrümmung, Kantenkrümmung, Verdrehung, Schüsselung sowie das Verziehen quadratischer Querschnitte zur Raute oder runder zum Oval.¹ Verzug hat zwei Quellen, die Unterschiede zwischen radialem, tangentialem und längsgerichtetem Schwinden und die Wuchsspannungen im Baum, und wird durch unregelmäßigen Faserverlauf, Jugendholz und Reaktionsholz verstärkt.¹

Woher die einzelnen Verzugsformen kommen

• Längskrümmung, eine Krümmung über die Länge wie bei einem Ski, entsteht oft durch einen nicht rindenparallelen Einschnitt und durch schlechtes Stapeln: Leisten nicht übereinander oder zu weit auseinander, ungleich dicke Leisten oder unebene Unterlagen.²
• Kantenkrümmung (Säbelwuchs im Brett) folgt außermittigen Jahrringen oder krummen Stämmen: Eine Kante schwindet in der Länge stärker als die andere.²
• Verdrehung, bei der die Ecken einer Fläche nicht mehr in einer Ebene liegen, tritt bei Drehwuchs, welligem, schrägem oder wechseldrehwüchsigem Faserverlauf auf.²
• Schüsselung, eine Krümmung über die Breite, ist die natürliche Neigung von Fladerbrettern. Die rindennahe Seite schwindet immer stärker als die kernnahe, und der Effekt wächst, je näher das Brett am Mark geschnitten ist.²

Der meiste Verzug, so das FPL, kommt aus Eigenschaften des Holzes und nicht aus Trocknungsfehlern. Alles, was die Oberfläche während der Trocknung wieder befeuchtet, verstärkt ihn aber: Dampf auf kaltes Holz beim Anfahren, Lüfterumkehrzyklen über zwei Stunden oder zu feuchte Pläne für teilweise getrocknetes Holz.²

Warum Eiche und Buche im Fladerschnitt schüsseln: das Verhältnis tangential zu radial

Das Verhältnis zwischen tangentialem und radialem Schwinden ist ein guter Hinweis darauf, wie stark eine Holzart schüsselt. Für europäische Holzarten nennt die Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft etwa 2,2 für Eiche und 2,1 für Buche, gegenüber 1,8 für Esche und etwa 1,6 für Linde.^3,5

Deshalb schüsseln Bretter mit stehenden Jahrringen weniger und reißen und spalten bei Trocknung und Gebrauch seltener.² Die Wahl fällt an der Säge und kostet Ausbeute, wie unser Beitrag über Flader-, Rift- und Halbriftschnitt erklärt.

Stapeln, damit Bretter gerade bleiben

Stapelleisten und Unterleger halten das Holz gemeinsam gerade, während es trocknet.² Die FPL-Empfehlungen:

• Leistendicke. Üblich sind 19 mm, und vor allem gleichmäßig: Ungleiche Leisten verursachen Verzug. Jede 3 mm zusätzliche Leistendicke senkt die Kammerkapazität um etwa 7 %.
• Leistenabstand. 30–46 cm für obere Sortierungen von 25–38-mm-Laubholz, etwa 30 cm für untere Sortierungen und verzugsanfällige Holzarten; 60 cm genügen meist bei Ware über 38 mm. Bei ungleichen Längen zusätzliche Leisten innerhalb von 30 cm vom Stapelende.
• Ausrichtung. Leisten senkrecht übereinander, unter jeder Leistenreihe ein Unterleger, ebene Fundamente.
• Auflast. Rund 7 kPa auf der Ladung, das entspricht etwa 25 cm Beton, halten einen Teil des Verzugs zurück, auch wenn Gewichte bei Laubholz selten genutzt werden.²

Verfärbungen, die erst nach dem Hobeln sichtbar werden

Farbfehler zählen vor allem bei hellen Hölzern und bei Eiche unter farblosen Oberflächen. Manche sind chemisch, manche durch Pilze verursacht, und mehrere bleiben bis zum Hobeln verborgen.^1,2

Eisenflecken in Eiche

Eiche ist reich an Gerbstoffen. Gerbstoff, Wasser und Eisen reagieren zu Eisentannat, das blauschwarz ist. Die schlimmste Quelle ist Kondenswasser, das von rostigen Kammereinbauten oder schlecht entwässerten Dampfleitungen tropft; bei ständiger Zufuhr von Eisen und Wasser kann die Verfärbung mehr als 13 mm tief ins Holz dringen. Staplergabeln, Metallrollen, Stahlbänder und Sägespäne vom Schärfen färben ebenfalls, aber selten tiefer als 0,4 mm.² Vorbeugen heißt: Eisen entfernen und Dampfleitungen mit Gefälle verlegen, damit Wasser abläuft. Oxalsäure entfernt die Flecken von frischem wie von trockenem Holz.²

Stapelleistenverfärbung und graue chemische Verfärbung

Die Stapelleistenverfärbung ist ein dunklerer oder hellerer Streifen quer über das Brett, wo eine Leiste lag. Sie zeigt sich meist erst nach dem Hobeln.² Trotz des Namens sind Pilze selten beteiligt, und die Leisten verursachen sie nicht: Das FPL führt sie auf die Oxidation natürlicher Holzinhaltsstoffe zurück, ausgelöst durch langsames Trocknen, wohl unter 5 Prozentpunkten pro Tag, bei 10–54 °C, solange das Holz über 40 % Feuchte hat.² Verwandte chemische Verfärbungen sind die innere Vergrauung, vor allem bei Ahorn, Zürgelbaum, Südstaaten-Eichen und Esche, und die braune „Kaffee“-Verfärbung, vor allem bei Weißeiche.² Eine tiefe graubraune Verfärbung kann bei vielen Laubhölzern auftreten, wenn die Anfangstrocknung zu langsam oder die erste Kammertemperatur zu hoch ist.¹

Das Gegenmittel ist Tempo am Anfang. Die FPL-Liste umfasst: bei warmem Wetter Stämme verwenden, die weniger als zwei Wochen gelagert wurden, das Schnittholz innerhalb von 12 Stunden nach dem Einschnitt stapeln, trockene Leisten mit 8–10 % Holzfeuchte und gerillte Leisten verwenden, gestapeltes Holz vor Regen schützen, bei hellen Hölzern mit hoher Luftgeschwindigkeit trocknen und die Kammertemperatur außer beim Ausgleichen und Konditionieren nicht über 71 °C fahren.²

Bläue und Schimmel

Bläue ist ein Pilz, der bei zu langsamer Trocknung im nassen Splintholz wächst, besonders im Sommer; seine Farbe ist die des Pilzes selbst. Er schwächt das Holz nicht, ruiniert aber farblos behandelte Oberflächen. Schimmel lebt von Schmutz und Staub, nicht vom Holz. Beides lässt sich durch ausreichend schnelles Trocknen vermeiden. Temperaturen über 54 °C stoppen die Pilze ebenfalls, sind für viele Holzarten im nassen Zustand aber zu scharf.^1,2

Was Trocknungsfehler kosten

Das FPL bezeichnet Trocknungsfehler als oft größten Kostenfaktor der Laubholztrocknung.² Die meistzitierten Zahlen sind alt, aber aufschlussreich: In einer Studie in Pennsylvania mit 25–32 mm starkem Schnittholz der Sortierung No. 1 Common, an der Luft in typischen offenen Lagern getrocknet, betrug der Wertverlust 6 % bei Gelbbirke, 8 % bei Amerikanischer Linde, 13 % bei Roteiche, 14 % bei Zuckerahorn und 15 % bei Weißeiche, ohne Schwindverluste.² Eine vergleichbare aktuelle Zahl für europäische Holzarten haben wir nicht gefunden.

Die Verluste enden nicht an der Kammer. Das FPL schätzt, dass sich vielleicht 90 % der Bearbeitungs- und Verleimungsfehler, von wolliger Oberfläche bis zur offenen Leimfuge, durch richtige Trocknung vermeiden lassen, und setzt das Ziel für die Endfeuchte auf die Ausgleichsfeuchte am Einsatzort, plus oder minus 2 Punkte.² Wie man dieses Ziel festlegt, erklärt unser Beitrag über Holzfeuchte und Ausgleichsfeuchte.

Trocknungsfehler im Überblick: Ursache und Vorbeugung

So vermeiden wir Trocknungsfehler bei SARAL

So prüfen Sie eine Lieferung kammergetrockneten Laubholzes

1. Stirnseiten ansehen. Stirn- und Endrisse sind sofort sichtbar. Lange Endrisse verbergen weiter innen oft Innenrisse.
2. Einige Bretter hobeln. Oberflächenrisse, Stapelleistenverfärbung und graue chemische Verfärbung zeigen sich oft erst nach dem Hobeln. Eine Probe aus der Mitte der Pakete ist in Minuten gehobelt.
3. Ein Probebrett kappen. Ein Schnitt in deutlichem Abstand vom Ende zeigt Innenrisse und liefert den Querschnitt für die Gabelprobe.
4. Gabelprobe machen, wenn Sie das Holz auftrennen oder längs schneiden werden. Den Querschnitt vor dem Ablesen zur Ruhe kommen lassen.
5. Holzfeuchte messen an mindestens 10 % der Stücke und mit dem vereinbarten Zielwert und der Toleranz vergleichen.
6. Ebenheit prüfen an einigen Brettern auf Längs- und Kantenkrümmung, Verdrehung und Schüsselung, und auf dunkle Flecken achten, wo Stahlband oder Gabeln die Eiche berührt haben.
7. Trocknungsprotokoll anfordern: Plan, Endfeuchte der Probebretter und die Bestätigung, dass die Charge ausgeglichen und konditioniert wurde.

Häufige Fragen

Warum reißt Holz beim Trocknen?

Weil die Oberfläche vor dem Inneren trocknet und schwindet. Der nasse Kern hält die schwindende Oberfläche fest, sie gerät unter Zug; übersteigt der Zug die Querzugfestigkeit des Holzes, reißt es. Die Enden reißen zuerst, weil Feuchte in Faserrichtung 10- bis 15-mal schneller entweicht als quer dazu.¹

Was ist der Unterschied zwischen Trocknungsriss und Endriss?

Ein Trocknungsriss ist eine Trennung entlang der Faser, die beim Trocknen an der Oberfläche, an der Stirnseite oder im Inneren entsteht. Ein Endriss geht durch das ganze Stück von einer Fläche zur anderen, meist vom Ende aus. Starke Stirnrisse werden zu Endrissen, tiefe Oberflächenrisse können zu Innenrissen werden.²

Wie trocknet man Eiche ohne Risse?

Ab dem Einschnitt vor Sonne und Wind schützen, die Stirnseiten sofort versiegeln, auf gleich dicken Leisten stapeln und anfangs langsam trocknen: nach den FPL-Empfehlungen in der Kammer mit höchstens 43 °C und mindestens 87 % relativer Luftfeuchte bei mäßiger Luftgeschwindigkeit, bis das Holz ein Drittel seines Wassers verloren hat.² Eiche mit stehenden Jahrringen reißt weniger als Fladerware.

Welches Holz reißt am wenigsten?

Am gutmütigsten sind Holzarten mit mäßigem Schwinden, einem kleinen Verhältnis von tangentialem zu radialem Schwinden und ohne breite Holzstrahlen. Unter den europäischen Laubhölzern sind Linde (etwa 1,6) und Esche (1,8) gutmütiger als Eiche (2,2) und Buche (2,1).^3,5 Innerhalb jeder Holzart reißen und schüsseln Bretter mit stehenden Jahrringen weniger als Fladerbretter.²