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Klaus Richter und Gabriele Ehmcke
Das Holz der Edelkastanie – Eigenschaften und Verwendung – LWF Wissen 81

Holzbeschreibung

Die Esskastanie zählt zu den Bäumen mit regelmäßiger Farbkernbildung (Kernholzbaum) und einem deutlichen Farbunterschied zwischen Splint- und Kernholz. Der schmale Splint (1 – 1,5 cm) ist von schmutzig weißer bis gelblich weißer Farbe. Das Kernholz ist in frischem Zustand gelblich braun oder hellbraun gefärbt. Unter Lichteinfluss dunkelt es zu einem hell- bis dunkelbraunen Farbton nach (Grosser und Teetz 1998). Mit dem geschlossenen Frühholzporenring und den ungleich kleineren Spätholzgefäßen zählt das Holz der Esskastanie zu den ringporigen Holzarten, wie Ulme, Robine und Eiche. Die Gemeinsamkeiten in Farbe und Textur von Esskastanien- und Eichenholz führen leicht zu Verwechselungen. Auf dem Querschnitt lassen sich jedoch die holzanatomischen Unterschiede gut erkennen. Eine zartere Flammung und die sehr schmalen, erst durch die Lupe erkennbaren, in der Regel einreihigen Holzstrahlen sind Merkmale der Esskastanie (Abbildung 1).

Die auf den radialen Längsflächen als Porenrillen und auf tangentialen Flächen als Fladern (Abbildung 3) bildbestimmenden Frühholzporen sind sehr groß (bis zu 300 μm Durchmesser in tangentialer Richtung), mit reichlich Thyllen und erscheinen unter dem Mikroskop auffällig oval (Abbildungen 4 - 6). Im Gegensatz zu den Gefäßen des Frühholzes sind die Spätholzgefäße sehr klein (30 – 40 μm) und in schmalen, radialen bis schrägen und sich oft gabelnden Reihen angeordnet. Axialparenchym ist nur spärlich im Fasergrundgewebe vorhanden (apotracheal-diffus, diffus-zoniert) und auf dem Radialschnitt als strangförmig mit 2 – 5 Zellen pro Strang erkennbar (Abbildung 3). Die Holzstrahlen sind ausschließlich einreihig (eine Zelle breit) und damit makroskopisch nicht erkennbar (Abbildungen 1 - 3) (Grosser 1977).
Querschnitt der Esskastanie

Abb. 1: Querschnitt der Esskastanie

Querschnitt der Eiche

Abb. 2: Querschnitt der Eiche

Tangentialschnitt Edelkastanie

Abb. 3: Tangential-
schnitt der Edelkastanie

Mikroskopische Aufnahmen der Esskastanie

Abb. 4: Edelkastanie: Mikroskop-
aufnahme Querschnitt

Tangentialschnitt

Abb. 5: Edelkastanie: Mikroskop-
aufnahme Tangential-
schnitt

Radialschnitt mit Frühholzgefäss

Abb. 6: Edelkastanie: Mikroskop-
aufnahme Radialschnitt

Alle Abbildungen: © Holzforschung München

Gesamtcharakter des Esskastanienholzes

  • dekoratives, ringporiges Laubholz mit farblich deutlich voneinander unterscheidbarem Splintund Kernholz
  • Kernholz von gelblich- bis hellbrauner Holzfarbe und im Gebrauch bis dunkelbraun nachdunkelnd
  • Jahrringgrenzen deutlich erkennbar
  • ringförmige Anordnung der grobporigen Frühholzgefäße, die auf den Längsflächen je nach Schnittführung deutliche Fladern und Streifen bilden
  • dem Eichenholz sehr ähnlich, aber insbesondere durch die sehr schmalen, erst durch die Lupe erkennbaren Holzstrahlen gut zu unterscheiden

Eigenschaften

Die Dichte des Esskastanienholzes liegt im Mittelwert etwas unter der der bekannten einheimischen Laubholzarten. Dabei fallen jedoch die in Normversuchen ermittelten Grenzwerte näher zusammen als bei den Vergleichsholzarten in Tabelle 1. Die ungewöhnliche, dem Kastanienholz zugewiesene Merkmalskombination »belastbar und elastisch« kommt in den mechanischen Kenngrößen gut zum Ausdruck. Während die Zugfestigkeit mit 135 N/mm² vergleichbar zum sehr viel dichteren Buchenholz ermittelt wurde, ist die Steifigkeit bei der Edelkastanie mit nur 9.000 N /mm² ausgesprochen niedrig, selbst die einheimischen Nadelhölzer haben einen höheren E-Modul. In Konsequenz ist auch die Biegefestigkeit mit 80 N /mm² geringer als bei den in Tabelle 2 verglichenen Laubhölzern und dem Holz der Kiefer.

Deutlich fallen auch die Härtewerte ab. Sie entsprechen damit nicht der in der holztechnologischen Trivialliteratur oft mit »ziemlich hart« beschriebenen Merkmalsausprägung. Deutlich positiv für viele Verwendungen ist das feuchtephysikalische Verhalten des Holzes einzustufen. Sowohl das Volumenschwindmaß als auch das differentielle Schwind- /Quellmaß sind im Vergleich zu den anderen Holzarten tief (Tabelle 3), so dass für das Holz ein gutes Stehvermögen abgeleitet werden kann.
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Auch die Fasersättigungsfeuchte wurde mit unter 22 % ermittelt, und die Wasserdampfpermeabilität liegt tief (Dieste et al. 2013). Für dieses insgesamt positive Feuchteverhalten des Kernholzes ist neben dem Holzgewebeaufbau (u. a. Vertyllung) vor allem auch die Ausstattung der Zellwände mit hohen Anteilen an Extraktstoffen verantwortlich. Die vorwiegend den Tanninen zugeordneten Extrakte sind für die hohen Säuregehalte verantwortlich (pH-Wert des Kernholzes < 4), die bei Kontakt mit eisenhaltigen Metallen im feuchten Milieu zu Korrosionsverfärbungen führen. Andererseits zeichnen die Tannine wesentlich verantwortlich für die gute natürliche Dauerhaftigkeit des Holzes der Edelkastanie.

Sie wird in Normversuchen nach EN 350 (1995) mit Klasse 2 bestimmt. Einzelne Studien (Militz et al. 2003) weisen auf eine hohe Variabilität in der Dauerhaftigkeit hin, die aber in jüngeren Arbeiten nicht bestätigt wurde (Thaler et al. 2014), bei denen sich auch an historischen Hölzern noch gute Widerstandsfestigkeiten zeigten.
Tabelle 1: Rohdichte der Edelkastanie im Vergleich zu ausgewählten einheimischen Nutzhölzern. Nomenklatur nach DIN EN 13556 (Ausgabe 10.2003); Werte nach DIN 68364 (Ausgabe 05.2003); Grosser und Teetz (1998); Grosser und Zimmer (1998)
Holzarten Rohdichte (rN) in g /cm3
Mittelwert
Rohdichte (rN) in g /cm3
Grenzwerte
Laubhölzer
Edelkastanie (CTST) 0,59 0,57 – 0,66
Eiche (QCXE) 0,71 0,43 – 0,96
Buche (FASY) 0,71 0,54 – 0,91
Esche (FXEX) 0,70 0,45 – 0,86
Ahorn (ACPS, ACPL) 0,63 0,53 – 0,79; 0,56 – 0,81
Nadelhölzer
Fichte (PCAB) 0,46 0,33 – 0,68
Kiefer (PNSY) 0,52 0,33 – 0,89
Tabelle 2: Elastizität, Festigkeit und Härte der Edelkastanie im Vergleich zu ausgewählten einheimischen Nutzhölzern. Nomenklatur nach DIN EN 13556 (Ausgabe 10.2003); Werte nach DIN 68364 (Ausgabe 05.2003); Grosser und Teetz (1998); Grosser und Zimmer (1998); Sell (1997)
Holzarten Elastizitätsmodul
aus
Biegeversuch
E || [N /mm2]
Zugfestig-
keit längs
s ZB ||
[N /mm2]
Druckfestigkeit
längs
s DB ||
[N /mm2]
Biegefestigkeit
s BB
[N /mm2]
Bruchschlagarbeit
w
[kJ /m2]
Härte
nach Brinell, längs
[N /mm2]
Härte
nach Brinell, quer
[N /mm2]
Laubhölzer
Edelkastanie (CTST) 9.000 135 49 80 55 – 59 32 – 39 15 – 23
Eiche (QCXE) 13.000 110 52 95 60 – 75 50 – 65 23 – 42
Buche (FASY) 14.000 135 60 120 100 70 28 – 40
Esche (FXEX) 13.000 130 50 105 68 64 28 – 40
Ahorn (ACPS, ACPL) 10.500 120 50 95 62 – 68 48 – 61 26 – 34
Nadelhölzer
Fichte (PCAB) 11.000 95 45 80 46 – 50 32 12
Kiefer (PNSY) 11.000 100 47 85 40 – 70 40 19
Tabelle 3: Schwindmaße der Edelkastanie im Vergleich zu ausgewählten einheimischen Nutzhölzern. Werte nach DIN 68100 (Ausgabe 09.2008); Nomenklatur nach DIN EN 13556 (Ausgabe 10.2003); Grosser und Teetz (1998); Grosser und Zimmer (1998)
Holzarten Schwindmaß vom frischen bis zum gedarrten
Zustand bezogen auf die Abmessungen im
frischen Zustand [%]
Differentielles Schwind- /Quellmaß
[%] je 1 % Holzfeuchteänderung
im Bereich von u = 5 % bis u = 20 %
β l β r β t β V radial tangential t/r
Laubhölzer
Edelkastanie (CTST) 0,6 4,3 6,4 11,3 – 11,6 0,14 0,21 – 0,26 ~ 1,7
Eiche (QCXE) 0,4 4,0 – 4,6 7,8 – 10,0 12,6 – 15,6 0,16 0,36 2,2
Buche (FASY) 0,3 5,8 11,8 17,5 – 17,9 0,20 0,41 2,1
Esche (FXEX) 0,2 5,0 8,0 13,2 – 13,6 0,21 0,38 1,8
Ahorn (ACPS) 0,4 /0,5 3,3 – 4,4 8,0 – 8,5 11,2 – 12,8 0,10 – 0,20 0,22 – 0,30 ~ 1,8
Nadelhölzer
Fichte (PCAB) 0,3 3,6 7,8 11,9 – 12,0 0,19 0,39 2,1
Kiefer (PNSY) 0,4 4,0 7,7 12,1 – 12,4 0,19 0,36 1,9
Querschnitt mit RingschäleZoombild vorhanden

Abb. 7: Querschnitt einer Edelkastanie mit ausgeprägter Ringschäle. (Foto: P. Fonti, WSL (CH))

Wie bei anderen ringporigen Holzarten kann auch bei der Kastanie von einer positiven Korrelation der Holzdichte (und damit den Festigkeits- und Steifigkeitswerten) und der Jahrring breite ausgegangen werden. Neben den an kleinen, fehlerfreien Holzproben ermittelten Kennwerten sind für die Einsatzabschätzung und die Verwendung des Kastanienholzes vor allem die waldseitig verfügbaren Rundholzeigenschaften heranzuziehen.

Diese können bei der Esskastanie maßgeblich durch das Auftreten von Ringschäle beeinträchtigt sein. Ringschäle ist das Resultat aus einer inhomogenen Spannungsverteilung im Stamm über unterschiedlich spannungsresistenten Stammbereichen. Die ringförmigen Risse entstehen, wenn die Holzspannungen sich entlang der Frühholzgefäße eines Jahresringes entladen. Damit werden große Anteile des Stammes, insbesondere im wertvollen Erdstammbereich, für die Schnittholzgewinnung entwertet (Abbildung 7). Die Wertholzproduktion der Edelkastanie muss daher konsequent durch Behandlungskonzepte, die an die Standort- und Klimabedingungen angepasst sind, sicherstellen, dass abrupte Zuwachsschwankungen, insbesondere in der juvenilen Wachstumsphase, vermieden werden.

Die Behandlung der Schnittholzsortimente ist in Bezug auf das Trocknungsverhalten anspruchsvoll. Für Kastanienholz wird ein langsamer Feuchteentzug empfohlen, um die Gefahr des Reißens und Verwerfens zu vermeiden. Auch wird bei zu hohen Tocknungsgradienten über das Auftreten von Zellkollaps berichtet. Einmal auf Gebrauchsfeuchte getrocknet, ist das Holz trotz der großen Porendurchmesser gut zu bearbeiten (schleifen, polieren, drechseln, bohren). Die Herstellung von Strands für OSB-Platten führte allerdings zu einem hohen Feinstoffanteil, da die Frühholzringe Sollbruchstellen ausbildeten (Treml und Jeske 2012).

Wichtig für die zukünftige wertsteigernde Anwendung wird sein, über ausreichend leistungsfähige Verklebungstechnologien aus den kleinformatigen Rohholzteilen großformatige Halbelemente zu fertigen. Hier zeigt das Kastanienholz trotz der reichlichen Ausstattung mit Extrakten sowohl in der Flächen- als auch in der Keilzinkenverklebung ein befriedigendes bis gutes Verhalten, so dass auch die für die konstruktive Verklebung notwendigen Zielwerte bei Feuchtebelastung der Prüfkörper eingehalten werden können. Aus dem niedrigen E-Modul und der guten Formstabilität des Kastanienholzes lässt sich diese positive Eigenschaftsausprägung ableiten.

Verwendung

Die Verwendung des Esskastanienholzes wird in der Literatur meist in Anlehnung an die forstseitig bereitgestellten Rohholzdimensionen diskutiert (Eichhorn et al. 2015). Für die Wertholz- und Furnierproduktion muss das Rundholz ausreichende Stammholzqualitäten und -dimensionen (> D 4) aufweisen. Die Qualitäten mit Aussicht auf Verwendung als Furnierholz zur Herstellung von dekorativen Messerfurnieren sind gesucht. Auch im Fenster- und Türenbau, für die Herstellung von Fassdauben sowie als Konstruktionsholz im Innen- und Außenbereich werden die geradwüchsigen und astfreien Rohholzqualitäten erfolgreich vermarktet.

Obwohl die oben gelisteten mechanisch-technologischen Kennwerte das Potenzial für den Einsatz im konstruktiven Holzbau aufzeigen, liegt für das Holz der Edelkastanie bisher keine Einstufung als Bauschnittholz in Sortierklassen und keine Zuordnung zu Festigkeitsklassen der EN 338 vor. Dennoch wurde und wird Kastanienholz insbesondere in den mediterranen Ländern als lokal verfügbares Konstruktionsholz im Hausbau eingesetzt. Als Problemsortimente werden von den deutschen Forstverwaltungen mit Kastanienproduktion die Stärkeklassen D 2b und D 3a genannt. Untersuchungen der Absatzmöglichkeiten zeigen jedoch, dass Sortimente dieser Stärkeklassen zurzeit vermehrt im Garten- und Landschaftsbau sowie zur Herstellung von Terrassendielen, Gartenmöbeln und für Bodenbeläge im Nassbereich geschätzt werden. Die heute vorwiegend mehrschichtige Parkett- und Dielenproduktion sowie die Herstellung von lamellierten Kanteln für die Möbel- und Fensterproduktion kann, unter Nutzung der entwickelten Verklebungstechnologien, zukünftig auf Sortimenten der Stärkeklassen D 2b und D 3a aufgebaut werden und eine hohe Wertschöpfung erbringen.

Holz der Stärkeklassen D 0 und D 1 wird heute vorwiegend zu Pfählen und Palisaden verarbeitet, da das Holz in der frühen Wuchsphase noch nicht dazu neigt, die Ringschäle auszubilden. Die dünne Splintzone wird abgefräst und die schlanken Holzdimensionen werden in runder Form weiterverarbeitet und können ohne chemischen Schutz oder Modifikationsbehandlungen im Erdkontakt (z. B. Zäune, Rebpfähle) und Wasserbau eingesetzt werden. Die gute Anstrichverträglichkeit des Holzes wird von gestaltenden Künstlern geschätzt (Abbildung 9). Für die Gleitschnee- und Lawinenschutzverbauung wird die Kastanie neben dem Robinienholz in Form von Dreibeinböcken unbehandelt verwendet, bei Haltbarkeitserwartungen von mindestens 30 Jahren (Abbildung 11). Entscheidende Wettbewerbsvorteile dieser Nischenanwendungen sind, neben der Dauerhaftigkeit, die Gewichtsvorteile und der rückstandsfreie natürliche Abbau der Biomasse am Ende der Materiallebensdauer.

In der Holzwerkstoffindustrie kann das Esskastanienholz prinzipiell zur Spanplatten- und Faserplattenherstellung eingesetzt werden. Der Versuch zur Nutzung ihrer guten natürlichen Dauerhaftigkeit für die konstruktiv eingesetzten OSB-Platten war, wie oben beschreiben, jedoch nicht erfolgreich. Es ist zu erwarten, dass die mengenmäßig hohe Ausstattung des Holzes mit Gerbstoffen und anderen Extrakten im Rahmen der Bioraffinerieprozesse zukünftig besondere Beachtung erfährt und zu einer weiteren Verwendungsroute für Waldrestholz und Sägenebenprodukten der Edelkastanie führt.
Spielplatz mit Rundholz

Abb. 8: Edelkastanie im Spielplatzbau

Garten mit Rundholz

Abb. 9: Edelkastanie im Gartenbau

Rundholz im Wasserbau

Abb. 10: Edelkastanie im Wasserbau

Lawinenschutz aus Holz

Abb. 11: Edelkastanie im Lawinenschutz

Alle Abbildungen: © Holzforschung München

Zusammenfassung

Beschrieben werden der anatomische Aufbau sowie die Eigenschaften und Verwendungsbereiche vom Holz der Edelkastanie. Im Erscheinungsbild ist es auf den ersten Blick leicht mit dem der Eiche zu verwechseln, bei detaillierter Betrachtung des Querschnitts sind aber die feine Flammung und die vorwiegend nur einreihigen Holzstrahlen der Edelkastanie ein sicheres Unterscheidungsmerkmal.

Das obligatorisch verkernende, regelmäßig verthyllende mittelschwere Holz liegt bei den mechanisch-technologischen Kennwerten leicht unterhalb dem von Trauben- und Stieleiche, zeigt aber ein besseres Stehvermögen, d. h. eine gute Dimensions- und Formstabilität. Das Holz ist anspruchsvoll beim Trocknungsprozess, und neigt trotz einer an sich guten Bearbeitbarkeit zum Reißen. Die hohen Anteile an Gerbstoffen und anderen Extrakten sind bei der Auswahl der Produkte zur Oberflächenbearbeitung und bei der Verklebung zu beachten. Diese Eigenschaft könnte zukünftig aber besondere Beachtung im Rahmen der Bioraffinerieprozesse finden und damit eine weitere Verwendungsmöglichkeit für Waldrestholz und Sägenebenprodukte bieten.

Die häufige Ausprägung von Ringschäle und die oft krummschäftigen und exzentrischen Stammformen schränken die vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten des Esskastanienholzes etwas ein. Aufgrund der guten natürlichen Dauerhaftigkeit von Kastanienholz finden die oft gering dimensionierten Sortimente der Kastanie ihren Einsatz in der Lawinenverbauung, im Landschafts- und Gartenbau und bei Spielplatzgeräten.

Literatur

  • Dieste A.; Rodrıguez K.; Bano V. (2013): Wood – water relations of chestnut wood used for structural Purposes. Eur. J. Wood Prod. 71: S. 133–134
  • Eichhorn, S.; Losemann, F.; Hapla, F. (2015): Analyse unterschiedlicher Produktlinien des Edelkastanienholzes, 120 S., Göttingen. Abschlussbericht erstellt im Auftrag der FAWF Rheinland-Pfalz
  • Grosser, D. (1977): Die Hölzer Mitteleuropas. Springer-Verlag, 208 S.
  • Grosser, D.; Teetz, W. (1998): Loseblattsammlung: Einheimische Nutzhölzer – Vorkommen, Baum- und Stammform, Holzbeschreibung, Eigenschaften, Verwendung. Blatt 26: Edelkastanie. Hrsg: Holzabsatzfonds – Absatzförderungsfonds der deutschen Forstwirtschaft, Bonn
  • Militz, H.; Busetto, D.; Hapla, F. (2003): Investigation on natural durability and sorption properties of Italian Chestnut (Castanea sativa Mill.) from coppice stands. Holz als Roh- und Werkstoff 61: S. 133–141
  • Treml, S.; Jeske, H. (2012): Splinter formation of OSB strands during flat disc cutting of ring porous hardwoods. Eur. J. Wood Prod. 70: S. 293–297
  • Thaler N.; Zlahtic M.; Humar M. (2014): Performance of recent and old sweet chestnut (Castanea sativa) wood. International Biodeterioration & Biodegradation 94: S. 141–145

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