Wie viel arbeitet Holz? Schwund einer Tischplatte berechnen

Frisch gefälltes Holz ist voller Wasser. Ein Teil steckt frei in den Hohlräumen der Zellen, der Rest ist in den Zellwänden gebunden. Beim Trocknen geht zuerst das freie Wasser. Dabei ändert sich am Maß noch nichts.

Bei etwa 28 bis 30 % Holzfeuchte sind die Hohlräume leer und die Zellwände noch voll. Diesen Punkt nennt man Fasersättigung. Erst darunter geben die Zellwände Wasser ab und werden dünner. Ab hier schwindet das Holz, und zwar ziemlich genau proportional zur Feuchte, die es verliert. Nimmt es wieder Feuchte auf, quillt es um denselben Betrag.

An der Luft trocknet Holz nie ganz aus. Es stellt sich auf das Klima ein, in dem es steht. Diese Gleichgewichtsfeuchte hängt vor allem von der relativen Luftfeuchte ab und ein wenig von der Temperatur. Der Rechner bestimmt sie mit der Hailwood-Horrobin-Gleichung aus dem Wood Handbook des US Forest Products Laboratory:

In einer geheizten Wohnung ist die Luft im Winter trocken. Die Platte gibt Feuchte ab und wird schmäler. Im Sommer ist die Luft feuchter, die Platte quillt wieder. Sie folgt dem Raumklima mit einigen Wochen Verzögerung. Eine Oberfläche aus Öl oder Lack bremst den Austausch, hält ihn aber nicht auf. Der Rechner zeigt den vollen Ausschlag ohne Verzögerung, also den ungünstigen Fall.

Holz schwindet in den drei Richtungen sehr unterschiedlich. Für Eiche gelten etwa diese differentiellen Schwindmaße, also die Maßänderung je Prozent Holzfeuchte (quer zur Faser nach DIN 68100). Je nach Quelle weichen die Werte um einige Hundertstel ab:

Wie stark eine Platte in der Breite arbeitet, hängt deshalb davon ab, wie die Jahrringe im Hirnholz liegen. Bei liegenden Jahrringen (Flader, Seitenbrett) läuft die Breite fast ganz tangential. Das Brett arbeitet viel. Bei stehenden Jahrringen (Rift) läuft die Breite radial. Das Brett arbeitet nur etwa halb so viel. Bei gemischter Lage liegt der Wert dazwischen.

Weil die Jahrringe im Querschnitt Bögen um den Kern bilden, kommt noch etwas dazu: Beim Trocknen wollen sich die Bögen gerade ziehen, weil sie entlang des Rings stärker schwinden als quer dazu. Ein Fladerbrett wird dadurch auf der kernabgewandten Seite, der „linken Seite“, hohl. Die Kernseite, die „rechte Seite“, wölbt sich nach außen. Nimmt es Feuchte auf, geht es in die andere Richtung. Beim Riftbrett stehen die Ringe senkrecht. Da gibt es nichts gerade zu ziehen, es bleibt eben.

Genau das rechnet der Rechner oben Punkt für Punkt: Jeder Punkt im Querschnitt schwindet tangential zu seinem Jahrring und radial zum Kern. Zieh den Kern unter die Platte, neben die Platte oder in die Platte und schau, was passiert. Liegt der Kern in der Platte, schwindet der Umfang um den Kern stärker als der Halbmesser. Deshalb reißen Kernbretter beim Trocknen so gern vom Kern aus auf.

Bei einer breiten Bohle liegen die Jahrringe am Rand schon schräg. Der Rechner mittelt deshalb über den ganzen Querschnitt, wie viel der Breite tangential und wie viel radial läuft. Das Ergebnis zeigt er als „wirksames Schwindmaß“. Bei „liegend“ ist es etwas kleiner als das rein tangentiale Schwindmaß, mit dem die Handrechnung unten arbeitet.

Die Schüsselung im Rechner entsteht allein aus der Jahrringlage bei gleichmäßiger Feuchte im ganzen Querschnitt. Trocknet eine Seite schneller als die andere, etwa weil die Platte flach auf der Werkbank liegt, wird es deutlich mehr.

Für die Breite einer Platte reicht eine Zeile. Sie gilt unterhalb der Fasersättigung. Liegt deine Holzfeuchte darüber, rechnest du ab 30 %.

Ein Beispiel: Eine Eichenplatte, 90 cm breit, liegende Jahrringe, trocknet von 12 auf 8 % Holzfeuchte. Das tangentiale Schwindmaß von Eiche ist 0,36 % je Prozent Holzfeuchte.

Gerechnet: 900 mm × 0,36 ÷ 100 × 4 = 12,96 mm. Die Platte wird also rund 13 mm schmäler. Mit stehenden Jahrringen (radial 0,16) wären es nur 5,8 mm, bei gemischter Lage (0,26) etwa 9,4 mm.

Die Werkbank oben zeigt für dieselbe Platte 11,8 mm. Sie rechnet mit dem wirksamen Schwindmaß. Am Rand einer breiten Bohle liegen die Jahrringe schon schräg, dort läuft ein Teil der Breite radial. Die Werkbank mittelt deshalb über den ganzen Querschnitt. Bei der Startplatte liegt der Kern gut einen halben Meter unter der Platte, und 84 % der Breite laufen tangential:

Für das Raumklima rechnet der Rechner die Gleichgewichtsfeuchte nach Hailwood-Horrobin. T ist die Temperatur in °C, h die relative Luftfeuchte als Bruch (50 % = 0,5):

Die Gleichung ist eine Anpassung an Messwerte und gilt als guter Richtwert für die meisten Holzarten. Einzelne Arten weichen um etwa 1 bis 2 Prozentpunkte ab.

Aufhalten kannst du die Bewegung nicht. Eine Platte, die nicht arbeiten darf, reißt oder drückt ihre Unterkonstruktion auseinander. Die Kunst ist, sie festzuhalten und trotzdem quer zur Faser wandern zu lassen.

• In der Mitte fest, außen beweglich. Schraub die Platte in der Mitte fest. Außen laufen die Schrauben in Langlöchern. Dann wandert jede Kante um die Hälfte der Breitenänderung. Das Langloch braucht diesen Weg plus etwas Reserve.
• Tischplattenhalter an der Zarge. Nutklötzchen oder Metallwinkel greifen in eine Nut in der Zarge und können darin gleiten. An den Längszargen müssen sie quer zur Faser Spiel haben.
• Gratleisten nicht durchgehend verleimen. Eine Gratleiste hält die Platte gerade, wenn die Platte darauf gleiten kann. Wenn überhaupt, wird sie nur in der Mitte verleimt oder verschraubt. Mach sie so kurz, dass sie im Winter nicht über die Platte hinaussteht.
• Nicht ringsum verleimen. Ein rundum verleimter Rahmen oder eine Hirnleiste, die auf ganzer Länge verleimt ist, sperrt die Platte ein. Hirnleisten werden nur in der Mitte verleimt, außen halten Dübel in Langlöchern.
• Beide Seiten gleich behandeln. Öl oder Lack gehört oben und unten gleich dick drauf. Sonst nimmt die Unterseite schneller Feuchte auf oder gibt sie ab, und die Platte schüsselt.
• Bretter klug legen. Für verleimte Platten sind schmale Bretter mit stehenden oder gemischten Jahrringen am ruhigsten. Viele Tischler legen Fladerbretter beim Verleimen abwechselnd mit der Kernseite nach oben und nach unten, damit sich das Schüsseln nicht über die ganze Breite aufaddiert.

Die Draufsicht im Rechner zeigt so einen Aufbau mit Gratleisten. Dort siehst du auch, wie weit die äußeren Schrauben in ihren Langlöchern wandern.

Ausgehärtetes Epoxidharz nimmt kaum Wasser auf und quillt deshalb praktisch nicht mit der Luftfeuchte. Es dehnt sich nur mit der Temperatur ein wenig. Das Holz daneben arbeitet weiter. An der Grenze zwischen Holz und Harz entstehen dadurch Spannungen, und im Winter kann sich dort eine feine Fuge öffnen.

Je näher das Holz beim Gießen an der späteren Gleichgewichtsfeuchte liegt, desto weniger bewegt es sich danach. Gut getrocknetes Holz ist deshalb die sichere Wahl. Viele Harzhersteller nennen eine Obergrenze von etwa 10 bis 12 % Holzfeuchte, den genauen Wert findest du im Datenblatt deines Harzes. Feuchtes Holz kann beim Aushärten außerdem Blasen ins Harz treiben.

Für den Rechner zählt beim Flusstisch nur die Holzbreite. Wie viel Harz du für den Fluss brauchst, rechnest du im Harzmengen-Rechner aus. Befestigt wird die Platte trotzdem wie eine Massivholzplatte, mit Langlöchern und Tischplattenhaltern.

Fräst du eine Platte bei 14 % plan und sie trocknet danach im Wohnzimmer auf 8 %, wird sie schmäler und schüsselt. Die ebene Fläche ist dann wieder dahin. Deshalb lohnt sich eine Reihenfolge in drei Schritten:

1. Messen. Miss die Holzfeuchte an mehreren Stellen, auch in der Mitte der Platte, und stell am Gerät die Holzart ein. Dicke Bohlen sind innen oft feuchter als außen.
2. Grob vorfräsen und ruhen lassen. Nimm die gröbsten Unebenheiten weg und lass ein paar Millimeter stehen. Dann liegt die Platte luftig im späteren Raumklima, auf Leisten, beide Seiten belüftet, bis der Messwert passt.
3. Fertig fräsen. Jetzt hast du nur noch den Verzug, der beim Ruhen entstanden ist. Gleich danach behandelst du beide Seiten.

Wie viel du beim Vorfräsen stehen lassen solltest, rechnest du im Abtrag-Rechner aus.

Ist meine Platte trocken genug zum Planfräsen?