Materialvergleich zwischen Holz und glasfaserverstärktem Kunststoff


Jeden Tag kommen wir mit Holz und Kunststoff in Berührung, doch worin unterscheiden sich Holz und glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) eigentlich? Wir haben die Antworten.


Lesezeit: 6:00 Min.

Was macht Holz und glasfaserverstärkten Kunststoff interessant als Werkstoffe?

Sowohl GFK, als auch Holz besitzen Vor- und Nachteile, die bei der Verarbeitung und Instandhaltung beachtet werden müssen. Der Baustoff Holz wird oft für seine Optik geliebt. Die Materialität des Naturstoffs lassen ihn heimelig wirken und schaffen eine gewisse Gemütlichkeit. Jedoch ist Holz empfindlich gegenüber Feuchte und anfällig für Schädlinge. Glasfaser­verstärkte Kunststoffe (GFK) bieten dagegen die typischen Vorteile herkömmlicher Kunststoffe, weisen zudem aber noch eine höhere Steifigkeit und Festigkeit aus, weshalb sie zum Beispiel besonders interessant für tragende Leichtbau-Konstruktionen sind. Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede haben GFK und Holz, welche Branchen werden von welchem Werkstoff dominiert und was macht Holz und Glasfaser­verstärkten Kunststoff interessant als Werkstoff?

Vom Baum zum Bau – Holz als nachwachsender Rohstoff

Im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man unter Holz das feste bzw. harte Gewebe eines Stammes oder Astes von Bäumen oder Sträuchern. Eine kennzeichnende Eigenschaft von Holz ist die Einlagerung von Lignin in der Zellwand. Lingin ist ein Makromolekül, welches die Verholzung der Zelle bewirkt. Daher wird Holz auch häufig als lignifiziertes pflanzliches Gewebe definiert. Holz ist vielseitig einsetzbar und zählt bis heute noch zu den wichtigsten Pflanzenprodukten. Es wird weltweit jährlich mehr Holz produziert als Stahl, Aluminium oder Beton. Die Besonderheit an Holz: Es zählt zu den nachhaltigen Rohstoff- bzw. Energiequellen, insofern die genutzte Menge Holz nicht die nachgewachsene Menge übersteigt. Außerdem wirken sich die leichte Bearbeitbarkeit und der damit verbundene niedrige Energiebedarf bei der Gewinnung und Verarbeitung sehr positiv auf die ökologische Bewertung aus.

Anwendungsbereiche von Holz

Holz ist kein endlicher fossiler Rohstoff und das macht ihn als Werkstoff ziemlich attraktiv. Holz wird deswegen immer beliebter und findet in verschiedensten Branchen Anwendung. Für konstruktive und isolierende Zwecke findet sich Holz vor allem im Bauwesen, wo das Material als Vollholz, Brettschichtholz oder in Form von Holzwerkstoffen eingesetzt wird.

Für ästhetische Zwecke ist Holz sehr beliebt als Ausstattungs­material. Hierfür werden häufig tropische Edelhölzer oder Buntlaubhölzer wie der Kirschbaum verwendet. Dies steht häufig in der Kritik, da die Rodung des Regenwaldes nicht nachhaltig und ökologisch fragwürdig ist.

Weitere Anwendungsbereiche sind:

  • Konstruktiver Holzbau
  • Fahrzeugbau
  • Bootsbau
  • Dachbau
  • Möbelbau
  • Innenausbau, z. B. Parkett, Decken- oder Wandvertäfelung
  • Transport- und Lagerwesen, z. B. Kisten und Paletten
  • Tischlereiprodukte, z. B. Fenster, Türen oder Treppen
  • Halbwaren in Form von Vollholz, wie z. B. Bretter
  • Halbwaren in Form von Holzwerkstoffen, wie z. B. Spanplatten

GFK – Vorteilhafter Verbund an Land, Wasser und in der Luft

GFK ist ein Verbundstoff aus Glasfaser­verstärkungen und Kunstharz. Als Basis für die Kunststoffe werden beispielsweise Polyester- oder Epoxidharz verwendet. Glasfaser­verstärkte Kunststoffe sind relativ kostengünstige und leichte Werkstoffe, die hohen mechanischen Belastungen standhalten. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie sehr witterungsbeständig und korrosions­beständig sind und eine gute Elastizität haben. Weitere Vorteile und Informationen zur Herstellung und Beschaffenheit von GFK finden Sie in unserem Artikel „Glasfaserverstärkter Kunststoff – eine Definition“. Oder laden Sie sich kostenlos unser White Paper zu allen wichtigen Grundlagen herunter: 

Was macht GFK so besonders?

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ist ein Verbundmaterial aus einer Kunststoffmatrix und aus Glasfasern. Doch was macht den Werkstoff so besonders? Geringes Gewicht bei hoher mechanischer Festigkeit, Beständigkeit gegen Chemikalien, Korrosion und UV-Strahlung sind nur einige Eigenschaften. Erfahren Sie in dem Whitepaper noch mehr über:

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Anwendungsbereiche von GFK

Vor allem das im Verhältnis zur mechanischen Belastbarkeit geringe Gewicht macht das Material besonders interessant für den Einsatz im Fahrzeugbau und Flugzeugbau. Ganz besonders beliebt ist GFK im Wohnwagen- und Wohnmobilbau, da der Kunststoff hier sehr vielseitig einsetzbar ist - egal ob als Boden-, Wand- oder Deckenverkleidung.

Weitere Anwendungsbereiche sind:

  • Nutzfahrzeugindustrie
  • Busindustrie
  • Bauindustrie 
  • Schiffsbau
  • Flugzeugbau
  • Brückenbau
  • Behälterbau
  • Rohrleitungsbau
  • Sportindustrie 
  • Medizin und Hygiene
  • Containerindustrie

Holz und GFK: Der Vergleich

Wieso sich Holz und GFK ähneln

Auf den ersten Blick denken Sie bei Holz und GFK wahrscheinlich an zwei grundverschiedene Materialien. Aber dennoch gibt es einige Gemeinsamkeiten, vor allem im Aufbau der Materialien. Durch die Zugabe von Fasern in die Harzmatrix erhält das GFK ein Elastizitätsverhalten, welches je nach Verstärkungsart richtungsabhängig sein kann. Außerdem kann GFK durch gezielte Auslegung der Fasern variabel richtungsorientiert verstärkt werden. So werden Risse im Kunststoff sehr unwahrscheinlich. So wie bei Holz: Das lässt sich zwar entlang der Zellulosefasern leicht spalten, aber quer zur Maserung ist es sehr zäh. Daraus lässt sich eine weitere Gemeinsamkeit ableiten: Sowohl GFK als auch Holz enthalten aussteifende Fasern - Glasfasern bzw. Zellulose - welche durch eine Matrix zusammengehalten werden, also Kunststoff beziehungsweise das Lingin im Holz. Mehr noch: Holz und GFK bestehen beide aus einer polymeren Matrix und Verstärkungsfasern. Der Unterschied besteht darin, dass die Polymermatrix bei Holz Lignin und die Verstärkungsfaser Zellulose natürlichen Ursprungs sind. Hingegen handelt es sich bei ungesättigten Polyestern und Glasfasern um synthetische Rohstoffe. Außerdem sind beide Materialien elektrisch nicht leitfähig. GFK hat zudem gute thermische Dämmeigenschaften und auch Holz mit geringer Dichte wird in roher oder verarbeiteter Form zur thermischen Isolation eingesetzt. Holz mit einer höheren Dichte hat dagegen gute akustische Dämmeigenschaften, so wie auch GFK für den Schallschutz eingesetzt wird.