Friedrich Idam:

Günther Kain arbeitet im Bereich der Materialforschung, setzt sich wissenschaftlich mit Werkstoffeigenschaften auseinander. Hat aber gleichzeitig einen handwerklichen Hintergrund. Günther Krain ist Zimmerermeister. Das Thema, mit dem ich heute über Günther Krain sprechen werde, ist Baumrinde. Baumrinde ist ja ein Material, das in vielen Kulturen als Werkstoff anzutreffen ist. Es geht von Skandinavien, wo Birkenrinde in Flachdächern verarbeitet wurde und teilweise noch wird. Es geht über die Verwendung von Zypressenrinde in der traditionellen japanischen Baukunst bis hin zur Verwendung der Rinde von Nadelbäumen im alpinen Bauwesen. Und Günther Klein hat sich mit dieser Rindenverwendung sehr intensiv beschäftigt, einen neuen Werkstoff daraus entwickelt. Und jetzt die ganz konkrete Frage, Günther, was war für dich an der Baumrinde interessant? Wie bist du auf dieses Thema gestoßen?

Günther Kain:

Also die Herangehensweise war eigentlich ganz pragmatisch dadurch, dass ein großer oberösterreichischer Holzverarbeiter das Problem hatte, dass bei Entrindungsprozessen große Mengen stückeliger Rinde anfielen, für die es keine wirklich gute Verwertungsmöglichkeit gab. Also in der Holzindustrie wird der Großteil der Rinde verbrannt, wobei dies technisch nicht ganz unproblematisch ist und auch aufgrund des hohen Wassergehalts der Rinde Probleme hervorruft. Und so war die Herangehensweise, dass man in einem Forschungsprojekt evaluiert hat, ob man Rinde nicht auch stofflich veredelt, höherwertig einsetzen kann. Und so kann man dann zu dem Ansatz anzuschauen, was Rinde auszeichnet und da liegt natürlich auf der Hand, die Funktion der Rinde am Baum zu evaluieren.

Und wenn ich das noch kurz ausführen darf, dort ist ja unter der Rinde bzw. Unter dem Bast der saftführenden Schicht das Cambium, die Zellteilungsschicht des Baumes, gelegen. Und dieses Cambium sollte weder zu warm noch zu kalt, sprich gefroren sein. Und diese Funktionen erfüllt die Rinde am Baum. Das heißt, sie schützt einerseits vor schnellen Temperaturveränderungen wie auch vor längerfristigen zu hohen oder zu tiefen Temperaturen.

Friedrich Idam:

Kann man es vielleicht so zusammenfassen, dass die Rinde eigentlich die sensibelste Zone des Baumes schützt? Dort, wo der Baum seinen jährlichen Zuwachsgewinn macht, dort, wo die Wachstumsschicht ist, die natürlich an der gefährlicheren Außenseite liegen kann, weil der Baum natürlich nur nach außen wachsen kann. Und jetzt ist in einem mehr oder weniger jahrmillionenlangen evolutionären Prozess etwas entstanden, nämlich die Rinde, die offenkundig gut dazu geeignet ist, diese sensible Wachstumsschicht zu schützen. Worin unterscheidet sich Rinde von Holz? Wo sind da die wesentlichen Unterschiede?

Günther Kain:

Ja, ich würde erstmals zustimmen. Also sie schützt definitiv den sensibelsten Bereich des Baumes und sie ist zusätzlich noch an dieser peripheren Schicht gelegen, wo sie sozusagen mit verschiedenartigsten Herausforderungen konfrontiert ist. Das eine war die Temperatur, die ich schon erwähnte, aber es ist natürlich auch mechanische Schädigung, zum Beispiel in Form eines fegenden Rotwildes, dass das Geweih dort schabt oder auch Mikroorganismen, die den Baum befallen wollen, all diese Schädigung. Diese Schutzwirkungen muss die Rinde sozusagen hervorbringen oder darstellen. Das führt dazu, dass sie interessante Eigenschaften hat, welche vornehmlich jetzt in der Abgrenzung zum Holzkörper eine andere Inhaltsstoffzusammensetzung ist. Das hat dann mit Dauerhaftigkeitsaspekten zu tun. Es ist zum Beispiel der Anteil der Polyphenole deutlich höher, also Komponenten, die zur Abwehr von Mikroorganismen dienen. Es ist die Zellstruktur eine ganz andere. Es ist zum Beispiel der Anteil von Korkzellen deutlich höher, was die Dichte reduziert beispielsweise und die Dämmwirkung natürlich positiv beeinflusst. Und es ist auch der Wachstumsprozess ein ganz anderer. Es ist zum Beispiel vielfach gar nicht bekannt, dass es noch ein Korkkambium gibt. Also es gibt nicht nur das Cambium des Holzkörpers, sondern es gibt auch eine Rindenbindung.

Friedrich Idam:

Also Cambium, das ist die von dir vorher genannte Wachstumsschicht des Baumes. Wenn ich das jetzt so richtig verstanden habe, es gibt also einerseits die Wachstumsschicht des Baumes, heißt die von der Rinde geschützt wird, aber auch eine Wachstumsschicht der Rinde. Wo liegt die in der Rinde?

Günther Kain:

Die liegt im Prinzip außerhalb des Bastes natürlich und da muss sie eine spannende Funktion erfüllen, denn wenn der Baum in Annäherung dieser Zylinder des Holzes an Umfang zunimmt, so muss natürlich diese Längendehnung an der peripheren Schicht aufgenommen werden. Und das passiert durch das Korkkambium oder das Rindenkambium, dass diese Umfangzunahme durch zusätzliche Zellteilung sozusagen wieder geschlossen wird.

Friedrich Idam:

Das bedeutet, dass das letztlich ein sehr zähes Material ist. Folgt da dann materialtechnisch daraus, dass dieser Werkstoff eine besondere Zähigkeit besitzt oder geht das wieder dann quasi im Produkt Rinde verloren? Ist diese besondere Zähigkeit und diese Fähigkeit, sich gut in die Länge dehnen zu können, nur bei diesem Rindenkambium gegeben?

Günther Kain:

Naja, es ist eigentlich die Rinde als Material ist eher spröder als der Holzkörper. Das heißt, dieses Dehnen, das ich beschrieben habe, ist eigentlich nur eine zusätzliche Anzahl von Zellen. Also es ist eine Erweiterung des Rindenkörpers. Und das ist auch wieder von Baumart zu Baumart verschieden. Beispielsweise die für meine Aspekte besonders interessanten Rinden der Pflanzen, also zum Beispiel Kiefer, aber auch Lärche weist bekanntlich eine Schuppenborke auf. Das heißt, dort wird die jeweils alte Rindenschicht nach außen gedrängt und reißt schuppig auf. Wir kennen natürlich andere Holzarten, wie zum Beispiel die Buche, die eine eher glatte Rinde ausbildet, die auch bei weitem nicht so mächtig wird wie jene der Lärche.

Friedrich Idam:

Also Schuppigkeit, das Bild dieser Schuppigkeit, das du genannt hast, hat jetzt bei mir so ein Bild von Schindeln ausgelöst oder auch von Schuppen eines Tieres. Und da drängt sich natürlich die Frage auf, Holz ist ja ein Werkstoff, wenn Holz von der Witterung nicht geschützt ist, wird es ja relativ schnell von Mikroorganismen befallen und wird einfach kaputt. Kann man jetzt vereinfacht sagen, dass die Rinde auch einen Witterungsschutz für den Baum darstellt?

Günther Kain:

Ja, definitiv. Also einerseits ganz klar auch mechanischer Schutz, Hagel, Schnee, Eisbildung wird sicherlich einfach einmal physisch vom Holzkörper abgehalten. Aber natürlich auch die Rinde vermag souverän einzulagern. Es ist dies ein Stoff, der dem Rindenmaterial, wenn ich das so sagen will, es hydrophob macht und somit der Wasserabwehr dient. Und es ist natürlich auch schon der Fall, dass der Rindenkörper letztlich durch die Inhaltsstoffe eine deutlich höhere Dauerhaftigkeit als der Holzkörper aufweist und somit würde ich dir zustimmen, ist natürlich diese Schutzfunktion in Form eines abschirmenden Kleides vielleicht bildhaft gegeben.

Friedrich Idam:

Wenn ich mir diese Beispiele von der Vergangenheit ansehe, wie eben Rinden im Bauwesen eingesetzt wurden, eben diese Birkenrinde in Skandinavien, diese Zypressenrinde in Japan, diese Fichtenrinde im alpinen Bauwesen. So ist mehr oder weniger, wenn ich das Bild des Kleides übernehmen darf, der Baum mehr oder weniger entkleidet worden. Man hat in einer Periode, wo der Baum Saft führte, wo das Cambium sehr nass war und sich sehr gut vom Holz gelöst hat, hat man sehr große Rindenstücke, konnte man flächig vom Baum abschälen und dann konnte man diese Rinde auch flächig verwenden. Also man hat mehr oder weniger die unzerstörte Rinde als zusammenhängendes Flächenstück mit ihren guten Eigenschaften noch als Dachdeckung, noch als Fassadenmaterial verwenden können. Das Material, das du beschrieben hast, wo quasi der Ausgangspunkt deiner Untersuchung war, das ist ja dann schon Rindengranulat, das ist ein Abfallprodukt der Holzindustrie. Das ist ja dann letztlich ein Widerspruch, dass ein Granulat zur Verfügung steht, das nicht mehr in seiner Flächigkeit und in seinem Zusammenhang gegeben ist. Wie ist es dir da gelungen, aus diesem mehr oder weniger schon unzusammenhängenden Ausgangsmaterial etwas Brauchbares zu entwickeln?

Günther Kain:

Ja, danke für die Frage. Also ich sehe natürlich diesen Mangel, dass es grundsätzlich interessanter wäre, die zusammenhängende Schicht zu verwenden. Das wird zum Teil auch für Spezialanwendungen nach wie vor gemacht. Es gibt zum Beispiel die Firma BarkCloth, die aus zusammenhängenden Baststücken Kleidung herstellt, eine Nischenanwendung. In dem vorliegenden Fall bei mir ist es halt so, dass die großen Rindenmengen einfach aus der Holzindustrie kommen, wo Stämme entrindet werden. Und diese nun wieder zusammengefügt werden müssen. Das hat gleichzeitig auch einen Vorteil, dass dieser Prozess nämlich eine Homogenisierung des Materials möglich macht. Und sie vor allem auch formbar macht im Sinne von technischen Anwendungen. Es gibt eigentlich zwei Herangehensweisen. Das eine ist, dass man Rindenpartikel unter hohem Druck und hoher Temperatur verdichtet und dann das rindeneigene Lignin zur Erweichung bringt und so dann Vernetzungsreaktionen in Gang setzt. Oder eben, und das ist das, womit ich mich vor allem beschäftige, wenn man sehr leichte Rindenplatten herstellt, diese mit Bindemitteln zusammensetzt und so zu einem homogenen Körper kommt.

Friedrich Idam:

Bei Bindemitteln drängt sich natürlich für mich das Bild auf. Ich habe einerseits ein hochwertiges Naturprodukt mit guten Eigenschaften und nehme dann irgendein Bindemittel. Und bei Bindemitteln ist für mich natürlich die Assoziation irgendein Kunststoffkleber da, mit dem man dann eigentlich das hochwertige Produkt mit einem doch nicht ökologischen Bindemittel verbindet. Das bewegen wir uns ja letztlich in einem Spannungsfeld.

Günther Kain:

Ja, und es ist natürlich so, dass bei den meisten Holzwerkstoffen Kondensationsharze eingesetzt werden. Das ist vereinfacht gesagt ein erdölbasiertes Produkt, wo man natürlich die ökologische Situation sehr kritisch diskutieren muss. Bei den vorliegenden Rindendämmstoffen haben wir allerdings auch Flavonoide eingesetzt. Das sind natürliche Phenole, die man aus Rinden gewinnt. Also es gibt zum Beispiel die Fichtenrinde hat einen relativ hohen Anteil dieser Flavonoide. Sie wurden übrigens in früherer Zeit zur Gerbung von Leder eingesetzt. Darum wird ja die Rinde auch als Lohe bezeichnet oder zum Beispiel zuvor die angesprochene Schälung im Frühjahr, wo die Haftung zwischen Holzkörper und Rinde gering ist, wurde auch als die Lohzeit bezeichnet. Also man kann aus Rinde diese phenolischen Komponenten extrahieren. Ein einfacher Weg ist Heißwasserextraktion. Diese Flavonoide, Polyphenole oder Tannine, also das trifft mehr oder weniger dasselbe, kann man dann ähnlich wie die künstlichen Phenole vernetzen, so einen Polyphenol. Und damit komme ich schon zum Schluss. Diese Komponente kann man dann als Klebstoff, als Bindemittel wieder für Rindenpartikel verwenden.

Friedrich Idam:

Also es ist möglicherweise so, dass man ein Abfallprodukt der Holzindustrie, etwa in der Papierindustrie, aufbereitet, dass genau bei diesen Aufbereitungsprozessen diese mehr oder weniger natürlichen Klebstoffe anfallen und die man dann zur Bindung dieser Rindenpartikel heranziehen kann und dann eben eine natürliche Verbindung erzielt.

Günther Kain:

Ja, prinzipiell schon. Das Problem bei den Abfallstoffen aus der Papierindustrie ist tendenziell, dass es ein sehr unreines Gemenge verschiedener Verbindungen ist. Es gibt da Versuche, das in Klebstoffen bis zu einem gewissen Prozentsatz hinzuzumengen. In meine Forschung habe ich allerdings hochreine Tannine eingesetzt, die wirklich aus spezifischen Extraktionsprozessen stammen.

Friedrich Idam:

Du hast ja bereits solche Rindenplatten in Einzelfertigung, in Prototypfertigung nach den jetzt beschriebenen Verfahren gefertigt und natürlich entsprechenden Materialprüfungen unterzogen. Hat es da überraschende Ergebnisse gegeben? Haben die deinen Erwartungen entsprochen oder gab es Bereiche, wo du dir dann gedacht hast, eigentlich hätte ich in mir bessere Ergebnisse erwartet? Wie war so mehr oder weniger zurückblickend die messtechnische Auswertung der Prototypen?

Günther Kain:

Also da war sicher überraschend, dass diese Platten, die im Vergleich zu Standarddämmstoffen relativ schwer sind, also man spricht da von Rohdichten zwischen 250 und 450 Kilogramm pro Kubikmeter, sehr leichter Styropor ist zum Beispiel in der Größenordnung 30 bis 50 Kilogramm pro Kubikmeter, dass trotz der höheren Rohdichten, deutlich höheren Dichten, die Wärmeleitfähigkeit eigentlich erstaunlich gering ist. Also man liegt da bei Werten rund um 0,05, 0,06 Watt pro Meter Kelvin, was für Dämmanwendungen durchaus interessant ist, was allerdings wichtig ist, was wirklich erstaunlich ist und was mich überrascht hat, ist die erstaunlich hohe spezifische Wärmespeicherkapazität.

Friedrich Idam:

Du hast jetzt zwei Dinge genannt, wo ich jetzt doch darauf eingehen möchte. Das ist einerseits die Wärmeleitfähigkeit und andererseits die Wärmespeicherfähigkeit. Ich habe den Eindruck, wenn jetzt Bauteile beurteilt werden, wird in erster Linie nur die Wärmeleitfähigkeit betrachtet, aber nicht die Wärmespeicherfähigkeit. Und es gibt ja diesen Zusammenhang, man kann ja quasi aus Leitfähigkeit und Speicherfähigkeit einen Quotienten bilden, der uns dann letztlich eine Information darüber gibt, wie lange es dauert, bis eine bestimmte Außentemperatur, wie lange es dauert, bis sich diese Außentemperatur an der Innenseite des Bauteils abbildet. Also wie gut ein Baustoff in der Lage ist, den Wärmedurchgang zu verzögern.

Günther Kain:

Ja, und da sei auch die Bemerkung erlaubt, dass klassischerweise immer nur auf die Wärmeleitfähigkeit fokussiert wird, weil diese in der vielbekannten U-Wertberechnung die Materialkonstante bildet. Das allerdings für Wärmeleitungsprozesse, wo man zeitlich unterschiedliche Temperaturen berücksichtigt, man nennt sowas auch eine instationäre Situation, dort wird plötzlich genau das, was du gerade beschrieben hast, wichtig und diese Größe oder diese Materialeidenschaft ist die Wärmediffusivität. Dann wird es natürlich jetzt auch wieder sehr technisch, aber trotzdem kurz. Diese erhält man, indem man die Wärmeleitfähigkeit durch das Produkt aus spezifischer Wärmespeicherkapazität und der Rohdichte dividiert.

Friedrich Idam:

Und jetzt hast du, wenn ich mich richtig erinnere, gesagt, einerseits besitzt dieser Rindendämmstoff eine unerwartete, schlechte Wärmeleitfähigkeit, was ja gut ist und ist relativ dicht. Holz hat ja auch dazu auch eine sehr hohe Wärmespeicherkapazität. Da die Frage, ist der Rinde ähnlich gestrickt? Also besitzt Rinde auch eine so hohe Kapazität wie Holz oder verhält sich da bei der Rinde anders?

Günther Kain:

Also so grundsätzlich ganz ähnlich, nur durch die Tatsache, dass die Wärmeleitfähigkeit noch einmal geringer ist, ist dieser zuvor angesprochene Quotient oder diese Wärmediffusivität noch besser als beim Holz.

Friedrich Idam:

Das bedeutet, also jetzt sehr einfach heruntergebrochen, wenn ich jetzt anstelle von Styropor oder Mineralwolle eine solche Rindendämmplatte in ähnlicher Stärke appliziere, dann kann ich das Eindringen der Kälte in mein Gebäude im Winter oder das Eindringen der Hitze im Sommer länger verzögern als durch gleich starkes Polystyrol.

Günther Kain:

Auf jeden Fall. Wir haben solche Versuche auch im Labor gefahren, wo wir eine 20 cm dicke Schicht reines Styropor und dasselbe in Rinde einem starken Temperaturunterschied ausgesetzt haben, also einem plötzlich auftretenden starken Temperaturunterschied. Und man konnte zeigen, dass bei dieser Styroporwand der Temperaturunterschied auf der gegenüberliegenden Seite bereits nach ungefähr einer Stunde zu spüren war, während das bei der Rindenvariante auf acht, neun Stunden verzögert werden konnte. Und das zeigt, denke ich, ganz schön, was so ein Material zu leisten vermag am Gebäude. Würden wir an Gebäuden, das ist ja nicht nur die Rinde, sondern da kann man jetzt auch Holz und andere naturbasierte Materialien hernehmen, würde man diese einsetzen als Dämmschicht oder eventuell sogar auch als Wandbildner, so erhalten wir deutlich trägere, deutlich thermisch trägere Systeme.

Friedrich Idam:

Du hast ja diese Rindenplatte mehr oder weniger bis zur Serienreife entwickelt. Du hast ja auch versucht, Erzeugern dieses Produkt schmackhaft zu machen. Aber was waren so die Gründe, warum ist es dir bisher nicht gelungen, dieses Produkt jetzt wirklich auch zur Serienproduktion zu bringen?

Günther Kain:

Ja, ich denke, da gibt es zwei wichtige Gründe. Der eine Grund ist, dass es für einen Holzwerkstoffhersteller, und ich muss dazu sagen, das wären jetzt jene Betriebe, die über die Maschinenausstattung verfügen, wo man ohne großen Umbau solche Rindendämmstoffe erzeugen könnte. Es geht da um die Heizpressen. Die haben zumindest zur damaligen Zeit, wo die Anfrage erfolgt ist, nicht das wirtschaftliche Interesse gehabt, ein Produkt neu ins Programm aufzunehmen. Und der zweite Grund ist sicherlich, dass man sich leider in einem Marktsegment befindet, wo ein Dämmstoff ja grundsätzlich jetzt für den Endkunden nicht viel kosten soll und dann üblicherweise auch unter eine Putzschicht oder einer Verschalung verschwindet und so viele Menschen auch nicht die Notwendigkeit sehen, dort ein hochwertiges Produkt einzusetzen. Und somit steht halt der Rindendämmstoff dann trotzdem in direkter Konkurrenz mit Styropordämmstoffen, solange man halt nicht die gesamte Geschichte, die wir gerade erörtert haben, betrachtet.

Friedrich Idam:

Sollte jetzt trotzdem jemand aufgrund unseres Gesprächs doch das Gefühl haben, ja, ich interessiere mich für diesen Rindendämmstoff oder ich möchte den verwenden, siehst du eine Möglichkeit, den auch im Selbstbau, in der Selbstfertigung oder geht das nur mit Heizpressen oder siehst du da irgendwelche Potenziale? Ist es schwierig, an solches Rindenggranulat zu kommen?

Günther Kain:

Also das Rindengranulat bekommt man relativ leicht, was eventuell eine Herausforderung ist, die richtigen Rindensorten reinzubekommen, wobei in Österreich viele kleinere Sägewerke gegeben sind, die zum Beispiel nur Lärche verarbeiten. Lärche hat eben eine besonders interessante Rinde für die Dämmung. Also das sicher möglich. Das zweite ist interessant, dass du fragst, ich beschäftige mich gerade damit, wie man dieses Rindmaterial in Small Scale Lösungen auch fertigen kann. Das geht zum einen in die Richtung, dass man Bindemittel findet, die keine heißen, also keine hohen Temperaturen zum Aushärten brauchen. Da ist gerade ein vielversprechendes Projekt im Gange. Und das andere ist, dass man auch Lösungen suchen kann, wo man die Rinde zum Beispiel als Schüttmaterial einbringt. Also zum Beispiel als Hohlraumverfüllung oder dann eventuell auch als Zuschlag in Stampflehm beispielsweise.

Friedrich Idam:

Das wäre eine Frage gewesen, die ich dir stellen wollte, weil wie du vorher angeführt hast, als Wandbildner. Es gibt ja historische Belege für Holzspäne-Zuschläge, für Holzabfallzuschläge in Stampflehm. Wäre das für dich denkbar, Rindengranulat als Zuschlag in Stampflehm einzubauen oder beziehungsweise die Rindenpartikel mit Lehm zu binden?

Günther Kain:

Auf jeden Fall. Also es gab Versuche, Platten mit dieser Technologie herzustellen. Ich habe das mit Studierenden an der Fachhochschule Kuchel versucht. Da ist eher die limitierende Tatsache, dass Rinde wenig Fasern beinhaltet und somit die Zugfestigkeit dann schlecht ist, was indirekt dann nahelegt, dass man es in einem Material einsetzt, wo es vor allem um die Druckfestigkeit geht. Und dies ist nun mal zum Beispiel in gestampften Lehm der Fall.

Friedrich Idam:

Das sind eigentlich sehr positive Zukunftsaspekte und ich danke dir sehr herzlich für dieses Gespräch, für diese Informationen. Wir werden diese Reihe sicher fortsetzen. Also ich würde dich bitten, dass wir einmal über so Grundlagen der Bauphysik sprechen, dass wir auch diese grundlegenden physikalischen Vorgänge diskutieren und erläutern und herzlichen Dank für das Gespräch.

Günther Kain:

Sehr gerne.