Die Holzdichte ist die Masse des Holzes je Volumeneinheit und der beste Einzelindikator für Festigkeit und Steifigkeit von fehlerfreiem Holz. Bei Palettenholzarten reicht die Dichte bei 12 % Holzfeuchte von etwa 390 kg/m³ (24 lb/ft³) bei Weymouthskiefer bis etwa 760 kg/m³ (47 lb/ft³) bei Weißeiche, wobei die Biegefestigkeit nahezu proportional ansteigt.
So ist die Tabelle zu lesen
Die am häufigsten zitierte Quelle für Eigenschaften von fehlerfreiem Holz ist das Wood Handbook: Wood as an Engineering Material des USDA Forest Products Laboratory (FPL). Es enthält Rohdichtewerte (relative Dichte), Biegefestigkeit und Elastizitätsmodul, ermittelt an kleinen, fehlerfreien Proben nach einem Standardverfahren.
- Spezifisches Gewicht (SG): Darrmasse geteilt durch die Masse desselben Wasservolumens. Es ist dimensionslos; SG 0,50 bedeutet, dass das trockene Holz die halbe Dichte von Wasser hat.
- Dichte bei 12 % Holzfeuchte: in diesem Artikel näherungsweise SG × 1,12 × 1000 kg/m³, was die Wassermasse bei 12 % Feuchte einschließt und die geringen schwindungsbedingten Volumeneffekte vernachlässigt. Die Werte sind auf die nächsten 10 kg/m³ gerundet und sind Schätzwerte, keine tabellierten Werte des Wood Handbook.
- Biegefestigkeit (Modulus of Rupture, MOR): die Biegespannung beim Bruch, ein Maß für die Festigkeit. Ein höherer MOR bedeutet, dass das Brett vor dem Bruch mehr Last trägt.
- Elastizitätsmodul (Modulus of Elasticity, MOE): die Steifigkeit. Sie bestimmt, wie stark sich ein Deckbrett oder Stringer unter einer gegebenen Last durchbiegt.
Die Holzfeuchte beeinflusst jeden Wert stark: Frisches Holz ist schwächer und schwerer als trockenes Holz. Wie sie gemessen und gesteuert wird, steht unter Holzfeuchte.
Tabelle gängiger Holzarten bei 12 % Holzfeuchte
Die folgenden Werte gelten für fehlerfreies Holz bei 12 % Holzfeuchte und stammen aus Tabelle 5-3 des Wood Handbook (metrische Fassung), wie sie ein Anbieter technischer Weiterbildung wiedergibt; die Dichten sind die Berechnung des Autors nach der oben beschriebenen Methode.
| Holzart | Typ | SG (12 %) | Ca. Dichte bei 12 % (kg/m³) | MOR (MPa) | MOE (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| Weymouthskiefer (Eastern white pine) | Nadelholz | 0,35 | 390 | 59 | 8,5 |
| Sitka-Fichte | Nadelholz | 0,40 | 450 | 70 | 10,8 |
| Tulpenbaum (Yellow-poplar) | Laubholz | 0,42 | 470 | 70 | 10,9 |
| Douglasie, Küstentyp | Nadelholz | 0,48 | 540 | 85 | 13,4 |
| Loblolly-Kiefer (Weihrauch-Kiefer) | Nadelholz | 0,51 | 570 | 88 | 12,3 |
| Papierbirke | Laubholz | 0,55 | 620 | 85 | 11,0 |
| Sumpfkiefer (Longleaf pine) | Nadelholz | 0,59 | 660 | 100 | 13,7 |
| Roteiche (Northern red oak) | Laubholz | 0,63 | 710 | 99 | 12,5 |
| Weißeiche | Laubholz | 0,68 | 760 | 105 | 12,3 |
Umrechnung metrisch in angloamerikanisch: 1 MPa = 145 psi und 1 GPa = 145.000 psi. Beispielsweise entsprechen 88 MPa bei der Loblolly-Kiefer etwa 12.800 psi und 12,3 GPa etwa 1,79 Millionen psi.
Was die Zahlen für Paletten bedeuten
Dichte ist nicht alles. Die Festigkeit steigt mit der Dichte, die Steifigkeit folgt jedoch nicht so eindeutig. Die Tabelle zeigt, dass Tulpenbaum und Sitka-Fichte nahezu gleich fest sind und dass Weißeiche viel dichter ist als Sumpfkiefer, ihr MOE aber niedriger liegt. Die Holzartenwahl braucht daher mehr als eine Rangfolge nach Dichte.
Werte für fehlerfreies Holz sind die Obergrenze, kein Bemessungswert. Echte Palettenbretter enthalten Äste, Faserneigung, Waldkante, Risse und andere Fehler, die die Festigkeit weit unter die obigen Werte senken. Die Auswirkung wird durch die Regeln der Schnittholzsortierung und die Grenzwerte für Holzfehler geregelt, und Palettenbaunormen wenden Abminderungsfaktoren für Streuung und Langzeitbelastung an. Die Tabellenwerte dürfen niemals unmittelbar als zulässige Spannungen verwendet werden.
Schwereres Holz erhöht Gewicht und Nagelaufwand. Eine dichte Laubholzpalette trägt möglicherweise mehr, wiegt aber auch mehr, was die Frachtkosten erhöht, und lässt sich schwerer ohne Spalten nageln; siehe Paletten-Gewichtsleitfaden und Palettennägel und Verbindungsmittel.
Oft entscheidet die Steifigkeit. Deckbretter und Stringer auf einem Regalholm versagen durch zu große Durchbiegung lange bevor sie brechen, daher kann der MOE ebenso wichtig sein wie der MOR. Belastungsprüfungen sind unter Palettenprüfnormen beschrieben.
Typische Holzartengruppen im Palettenbau
Das Palettenmaterial richtet sich danach, was vor Ort verfügbar und günstig ist:
| Region | Gängiges Palettenholz | Hinweise |
|---|---|---|
| Nord- und Mitteleuropa | Gemeine Fichte, Waldkiefer | Leicht, gut zu nageln; siehe Fichte und Tanne |
| Südosten der USA | Southern Yellow Pine (Loblolly-, Sumpf-, Kurznadel-, Slash-Kiefer) | Fest, häufig bei neuen Paletten; siehe Southern Yellow Pine |
| Südliche Hemisphäre | Radiata-Kiefer | Plantagen-Nadelholz; siehe Radiata-Kiefer |
| Osten der USA | Eiche, gemischte Laubhölzer | Ein großer Teil des US-Palettenholzes ist Laubholz; siehe Nadelholz- und Laubholzpaletten |
| Osteuropa, Asien | Birke, Pappel, gemischte Arten | Leichte Laubhölzer für Klötze und Bretter; siehe Pappel und Birke |
Fichte, Waldkiefer und Radiata-Kiefer fehlen in der obigen Tabelle, da das Wood Handbook in den USA wachsende Arten behandelt; ihre Werte sind europäischen (EN 338 oder EN 408) oder nationalen Daten zu entnehmen. Der Überblick über die Auswahl steht unter Palettenholzarten.
Grenzen der Daten
- Die Werte stammen von kleinen, fehlerfreien Proben unter genormten Bedingungen. Die Streuung zwischen Bäumen, Standorten und Wuchsgeschwindigkeiten ist erheblich; das Wood Handbook selbst nennt Variationskoeffizienten.
- Schnell gewachsenes Plantagenholz mit breiten Jahrringen und hohem Juvenilholzanteil ist meist leichter und schwächer als die Tabellenwerte für dieselbe Holzart.
- Die Lastdauer spielt eine Rolle. Eine Last, die ein Brett eine Minute lang trägt, kann bei monatelanger Regallagerung Kriechen und Versagen verursachen.
- Unterhalb des Fasersättigungspunkts (etwa 25 bis 30 % Feuchte) gewinnt Holz beim Trocknen an Festigkeit und Steifigkeit; das ist ein Grund, warum die Kammertrocknung die Qualität verbessert.
Häufige Fragen
Welches Holz ist für Paletten am festesten?
Unter den Holzarten der Tabelle haben Weißeiche und Sumpfkiefer die höchste Biegefestigkeit. In der Praxis ist die festeste Holzart nicht immer die beste Wahl, weil schwereres Holz im Versand und beim Nageln mehr kostet.
Welche Dichte hat Kiefernholz?
Kiefern decken einen weiten Bereich ab. Im Wood Handbook liegt die Weymouthskiefer bei etwa 390 kg/m³ bei 12 % Feuchte, die Loblolly-Kiefer bei etwa 570 kg/m³ und die Sumpfkiefer bei etwa 660 kg/m³, nach der hier beschriebenen Berechnung.
Lässt sich mit der Dichte das Palettengewicht schätzen?
Ja, als grobe Schätzung: das Holzvolumen mit der Dichte bei der tatsächlichen Holzfeuchte multiplizieren. Nasses Holz wiegt deutlich mehr als die Werte bei 12 %.
Sind diese Werte für die technische Bemessung geeignet?
Nein. Es sind Mittelwerte für fehlerfreies Holz. Die statische Bemessung verwendet Werte für sortiertes Schnittholz mit Sicherheitsfaktoren oder geprüfte Palettenkonstruktionen.
Quellen
- Wood Handbook: Wood as an Engineering Material (FPL-GTR-190) — USDA Forest Products Laboratory
- Wood as an Engineering Material: Mechanical Properties of Wood (Table 5-3 reproduction) — CED Engineering
- How Much Load Can My Pallet Carry? — Virginia Tech Center for Packaging and Unit Load Design