Feuchtigkeitsmessung mittels Kapazitätsmessgerät

Holzwerker / Drechsler kennen das Problem. Vor dem Fertigen eines neuen Kunstwerkes aus Holz ist das Bestimmen/Abschätzen der Holzfeuchte notwendig.

Bei längerer Lagerung passt sich die Holzfeuchte an die Luftfeuchte seiner Umgebung an. Je nach den Umgebungsbedingungen erreicht ein Rohling ca. 10% Holzfeuchte.
Es gibt Drechselobjekte, die sich auf keinen Fall verziehen dürfen. Dafür sollte die Holzfeuchte nicht höher als die Umgebungsfeuchte sein. Beispiele sind Dosen mit steckbarem Deckelverschluss, Mühlen und Gewindeverschraubungen.

Auf der anderen Seite drechsle ich z. B. Schüsseln am liebsten, wenn diese ca. 20% Holzfeuchte haben. Die Schüsseln verziehen sich dann kontrolliert leicht bis mittel, ohne dass es zu ungeliebten Spannungsrissen kommt.

Holzfeuchte bestimmen

Bisher habe ich die Holzfeuchte mit einem Messgerät bestimmt, bei dem die Feuchte mittels elektrischem Widerstand ermittelt wird. Je feuchter das Holz, desto weniger elektrischen Widerstand hat es bzw. besser ist dessen elektrische Leitfähigkeit.

Holzfeuchtemessgerät

Vorteile dieser Messung:

  • Holzfeuchte kann gleich direkt vom Display abgelesen werden
  • Die Handhabe ist unkompliziert

Nachteile dieser Messung:

  • Durch die 2 Spitzen (Pins) wird das Holzobjekt beschädigt.
    Eine fertige Schüssel möchte man damit sicher nicht messen 🙂
  • Es wird nur die Feuchte der Oberfläche in rund 2mm Tiefe gemessen.
    Nachdem aber Holz immer zuerst an der Oberfläche trocken wird, ist keine Aussage über die Feuchte im Inneren möglich.
  • Um ein „richtiges“ Ergebnis zu bekommen, muss mittels Modusschalter die richtige Holzart eingestellt werden.
    Leider gibt die Dokumentation nur ausländische Hölzer an. Einheimische Hölzer fehlen 🙁
  • Ein gewisser Kraftaufwand ist von Nöten, um die Pins tiefer ins Holz reinzustechen.

Kapazitives Messgerät

Deshalb habe ich mich nach einem Messgerät umgesehen, das zum einem in die „Tiefe“ messen kann und zum anderem das Objekt nicht beschädigt. Es wurde ein Allegra M104 Baufeuchtemessgerät, welches 90 Euro im Online-Versand gekostet hat. 

Allegra M104

Die ersten Versuche damit waren ernüchternd 🙁 Es gibt nur eine Anzeige von 0 bis 100. Nirgends ein Hinweis auf die Einheit dieser Anzeige. Auch der Hersteller (Händler) konnte oder wollte mir hier nicht weiterhelfen. Außerdem war das Messgerät so „nervös“, so dass ich immer wieder andere Werte beim Messen bekam. Die Werte waren einfach nicht reproduzierbar 🙁 Ich wollte es schon wegen „Unbrauchbarkeit“ zurückschicken, als ich mich dann doch in Ruhe damit auseinandersetzt habe.

Dieses Messgerät misst die Permittivität eines Stoffes. Die elektrischen Felder dringen dabei laut Anleitung zwischen 4 und 6 cm tief in das Objekt ein.
Vereinfacht gesagt, ermittelt es die Kapazitätsänderung eines Stoffes durch das Vorkommen von Flüssigkeit.

Eine signifikante Verbesserung der Reproduzierbarkeit konnte ich durch nachfolgende Schritte erreichen:

  • Das Messgerät sollte nur mit einer Hand angefasst werden. Diese Hand muss sich so weit wie möglich am Ende des Gerätes befinden, damit es zu keinen „Einstreuungen“ in das Messfeld kommt.
  • Die zweite Hand darf sich auch nicht im Messbereich befinden, weil dann die Feuchtigkeit der zweiten Hand mitgemessen wird!
  • Die Stelle, die gemessen werden soll, wird markiert, um immer wieder zur gleichen Position zu gelangen.
    Richtigerweise gibt es unterschiedliche Werte an unterschiedlichen Positionen des Objektes: je nachdem, wo gemessen wird. Dies hängt in erster Linie von der Lage der Holzfasern ab.
  • Messobjekte mit weniger als 6 cm Dicke sind so zu positionieren, dass dessen Enden in die Luft ragen. Alternativ kann das flache Objekt auf dickes Styropor gelegt werden. Styropor verändert nicht die Kapazität und beeinflusst somit nicht das Messergebnis.
  • Das Ergebnis darf nicht durch angrenzende „Nachbarobjekte“ verfälscht werden, wie es zum Beispiel durch eine Werkbank passieren könnte.
  • Am besten erfolgt die Messung im rechten Winkel zum Objekt.
  • Das Eigengewicht des Messgerätes sorgt immer für den gleichen Anpressdruck.

Messversuche

Eine praktikable Deutung der Anzeige erreichte ich durch eine Vielzahl an Messversuchen. Dazu bereitete ich mir mehrere kleine Messobjekte aus unterschiedlichen Hölzern vor. Gebohrte Positionslöcher sollen den Kugelkopf des Messgerätes immer wieder an die gleiche Messstelle bringen. Diese Messobjekte wurden dann sehr lange im Mikrowellenherd getrocknet, um dessen Darrgewicht festzustellen. Danach wurden die Messobjekte mehrere Tage gewässert. Nach der Wässerung erfolgte jeden Tag eine Vermessung von Gewicht und Anzeigenwert je Seite. 

Nasses Ahorn beim Ermitteln des Gewichtes

Testversuch

 

Auswertung

Zur Berechnung wurden die 6 Anzeigenwerte arithmetisch gemittelt und der aktuellen Holzfeuchtigkeit gegenübergestellt. Durch den Durchschnittswert war es nun egal, wo sich die Feuchtigkeit im Objekt gesammelt hat.

Sämtliche Werte wurden in ein Tabellenprogramm eingegeben und dann ausgewertet.

Wichtig! Sobald die Batterieanzeige aufleuchtet, müssen die Batterien ausgetauscht werden, auch wenn das Display „schwache“ Batterien nicht vermuten lassen würde, weil dann die Anzeigewerte eher Zufallswerte entsprechen!

Hier nun die Ergebnisse

Holzart %/K
Ahorn 0,84
Apfel 0,77
Birne 0,52
Buche 0,50
Eberesche 0,69
Eibe 0,44
Kirsche 0,50
Nuss 0,59
Zirbe 0,49
Zwetschge 0,53

Ergebnisinterpretation

Zeigt ein Buchenholz den Wert 50 an, dann entspricht dies einer Holzfeuchte von 25% (50 x 0,50 = 25%)

Damit nicht jeder Wert mit dem Taschenrechner umgerechnet werden muss, habe ich die Hölzer gruppiert und mir eine Tabelle mit den wichtigsten Werten erstellt. Diese Tabelle wurde an der Rückseite des Messgerätes angebracht. 

Holzart %/K
Ahorn, Apfel, Eberesche 0,8
Birne, Buche, Eibe, Kirsche, Nuss, Zirbe, Zwetschge 0,5

Damit bin ich nun sehr zufrieden und kann jederzeit die Holzfeuchte ausreichend genau und sehr schnell bestimmen 🙂

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