Chemische Zusammensetzung

Die technischen Eigenschaften der Hölzer werden im wesentlichen durch ihren strukturellen Aufbau und ihre chemische Zusammensetzung bestimmt. Der chemische Aufbau der mitteleuropäischen Nutzhölzer kann dabei wie folgt beschrieben werden:

Holozellulosen

Unter Holozellulosen versteht man die Gesamtheit der Gerüst- oder Skelettsubstanzen des Holzes ohne Lignin und Inhaltsstoffe.

Zellulosen

Die Zellulosen sind wasserunlösliche Polysaccharide (Mehrfachzucker). Sie sind aus zahlreichen Glukoseresten (Traubenzucker) aufgebaut, die durch Polymerisationsvorgänge fadenförmig verknüpft sind. Der Polymerisationsgrad (n) der Zellulosegroßmoleküle mit der Bruttoformel (C6H10O5)n ist verschieden und liegt bei den Holzzellulosen zwischen 1500 und 2000. Man kann daher nicht von der Zellulose, sondern muss von den Zellulosen sprechen. Der strukturelle Aufbau der Makromoleküle und sein Zustandekommen ist noch nicht restlos geklärt. Die heute gültige Auffassung beinhaltet, dass die Grundstruktur aller Zellulosen langgestreckte Molekülketten mit hier dargestelltem räumlichen Bau sind.

Zellulose

Die Zellulosemakromoleküle, deren Länge etwa 1,0 mm beträgt, lagern sich bündelförmig zu Mizellen aneinander. Diese Mizellen werden zu Fibrillen gebündelt, wobei Spalten und Hohlräume entstehen. Diese Fibrillen bilden in den Zellwänden verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Richtungen, die Lamellen, die zur Festigung der Pflanzenzelle wesentlich beitragen. Die Bindungen der Zellulosemoleküle, Mizellen und Fibrillen aneinander und untereinander wird durch mechanische Haftung und polare Anziehung der Hydroxyl- und Karbonylgruppen bewirkt.

Hemizellulosen

Hemizellulosen sind ebenfalls zu Kettenmolkülen verknüpfte Glukosereste. Ihr Polymerisationsgrad entspricht jedoch nur n = 100 ... 200, d. h., die Molekülketten sind bedeutend kürzer. Die Aufgabe dieser Zellulosearten konnte bisher noch nicht eindeutig geklärt werden. Sie werden jedoch im Bereich der gerüstbildenden Stoffe und der Vorratsstoffe vermutet.

Lignin

Das Lignin konnte bisher chemisch noch nicht eindeutig bestimmt werden. Bekannt sind Unterschiede zwischen dem Lignin der Laubbäume und der Nadelbäume. Alle Lignine sind Gemische aromatischer Verbindungen. Das Lignin wird als Kitt- und Stützsubstanz nach Beendigung des Zellwachstums in die Hohlräume des Fibrillengefüges der Zellwände eingelagert. Die Festigkeit, besonders die Druckfestigkeit, des Holzes wird dadurch erhöht. Die Hemizellulosen und das Lignin bewirken das Verholzen bestimmter Pflanzenteile.

Holzinhaltsstoffe

Art und Anteil der Inhaltsstoffe ist bei den Holzarten verschieden. Harze, Fette und ätherische Öle (z.B. Terpentinöl) kommen besonders im Kiefernholz vor. Die Rinde der Fichte und das Kernholz der Eiche sind sehr reich an Gerbstoffen. Kautschuk, Kampfer und die Alkaloide Chinin, Strychnin u.a. sind weitere Inhaltsstoffe bestimmter Hölzer. Einige Bäume sind besonders reich an Farbstoffen.