Das Fraunhofer WKI hat eine umweltfreundliche Flammschutzbeschichtung für frei bewittertes Holz im Außenbereich entwickelt. Es handelt dich dabei um einen intumeszenten Lack, der sich im Brandfall stark ausdehnt und eine schützende Schicht auf dem Holz bildet. Ein solches Produkt könnte künftig auch den Einsatz von Holzfassaden in höheren Gebäudeklassen erleichtern.
Die Flammschutzbeschichtung entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „Innovative und umweltfreundliche intumeszente Flammschutzlösungen für dekorative Holzoberflächen für Außenanwendungen im Hochbau“ ( FR-Holz ), das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wurde. Das Projekt wurde von Anfang 2022 bis Mitte 2024 vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung (Fraunhofer WKI) und dem Projektpartner Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West (DTNW) durchgeführt.
Schützende Dämmschichtbildner
Lackartige Beschichtungen, die bei hohen Temperaturen intumeszieren, sich also stark ausdehnen und dabei eine schützende Schicht bilden, sind an sich nichts Neues. Auch das Fraunhofer WKI und DTNW haben solche „Dämmschichtbildner“ bereits in früheren Projekten entwickelt – allerdings nur für die Innenanwendung. Für den Außenbereich waren die bisherigen Lösungen nicht einsetzbar, da ihre Funktionalität durch Witterungseinflüsse wie Sonne und Regen gestört würde.
Zwar gibt es am Markt bereits einige intumeszente Flammschutzlösungen für Holz im Außenbereich, diese sind nach Angaben des Fraunhofer WKI aber nur in Kombination mit einer zusätzlichen Decklackschicht anwendbar. Für den Flammschutz von Holzfassaden ist damit also immer ein weiterer kostenintensiver Arbeitsvorgang notwendig. Laut Fraunhofer WKI basierten frühere Flammschutzlösungen zudem meist auf Halogenverbindungen. Diese seien toxisch, persistent, bioakkumulierend und/oder umweltgefährdend. Auch deshalb konnten sie nur mit schützendem Decklack zum Einsatz kommen.
Bei den im Projekt FR-Holz entwickelten Beschichtungen soll das nicht so sein. Sie sollen ohne zusätzlichen Decklack dauerhaft funktionieren und zudem unbedenklich für die Umwelt sein. Als fertige Marktprodukte sind sie freilich noch nicht zu kaufen. Nach Angaben des Fraunhofer WKI setzt eine Vermarktung voraus, dass zunächst die Effizienz der Beschichtungen weiterentwickelt wird.
Witterungsbeständig und flammhemmend
Konkret wurde im Projekt FR-Holz untersucht, ob sich eine witterungsresistente intumeszente Brandschutzbeschichtung für Holz im Außenbereich auf Basis von wasserlöslichen Stickstoff-Phosphor-Silanen (N-P-Silane) oder Cyclophosphazenen (CPZ) herstellen lässt. Das DTNW hat dazu verschiedene Flammschutzmittel synthetisiert, die dann am Fraunhofer WKI in eine intumeszierende Beschichtung integriert wurden.
„Die von uns durchgeführten Arbeiten zeigen, dass eines der synthetisierten Flammschutzmittel, die nach dem Sol-Gel-Verfahren in eine intumeszierende Beschichtung eingearbeitet wurden, gute flammhemmende Eigenschaften aufweist und gleichzeitig auch witterungsbeständig ist“, sagt Dr. Torsten Kolb, Projektleiter am Fraunhofer WKI. „Zur Herstellung der Sol-Gel-Lösungen wurden die jeweiligen Silan-Präkursoren in einem Wasser-Ethanol-Gemisch gelöst, wobei eine Zielkonzentration von 25 Gewichts-% angestrebt wurde.“
Eine Formulierung, die das synthetisierte Flammschutzmittel enthielt, wies laut Fraunhofer WKI auch nach zwölf Monaten Freibewitterung noch sehr gute Lackeigenschaften auf. Außerdem habe man durch die Untersuchung von nicht bewitterten Proben im Brandschacht die Schwerentflammbarkeit nachgewiesen. Durch verschiedene Untersuchungen konnten die Forschenden zudem vorhersagen, dass diese Beschichtung im SBI-Prüfstand zunächst die Baustoffklasse B und nach der Bewitterung die Baustoffklasse C („schwerentflammbar, begrenzter Beitrag zum Brand“) erreichen kann.
Als SBI-Prüfstand bezeichnet man übrigens die Prüfeinrichtung zur Durchführung des „Single Burning Item“-Tests nach EN 13823. Dabei wird das Brandverhalten von Bauprodukten durch Beflammung mit einem Gasbrenner getestet.
Schwerentflammbare Holzfassaden
„Mit unserem Forschungsprojekt tragen wir dazu bei, dass Holzfassaden und andere Außenbauteile aus Holz in der Bauindustrie stärker verwendet werden – zum Beispiel bei Hochhäusern, Schulen oder Krankenhäusern“, hofft Dr. Torsten Kolb. Ein fehlender Flammschutz ist jedenfalls ein Ausschlusskriterium für Holzbauteile bei hohen beziehungsweise großflächigen Gebäuden, sofern keine kost- und zeitintensive Zulassung im Einzelfall beantragt wird.
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Nach § 28 Absatz 3 der Musterbauordnung von 2002 müssen in den Gebäudeklassen 4 und 5 die Oberflächen von Außenwänden nämlich schwerentflammbar sein. Das betrifft hohe und/oder großflächige Gebäude wie beispielsweise Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Krankenhäuser oder Schulen. Auch kleinere Sonderbauten wie Kitas unterliegen oft hohen Brandschutzanforderungen.
Sollte es dem Fraunhofer WKI gelingen, seine umweltfreundlichen intumeszenten Flammschutzlösungen zu einem marktgerechten Produkt weiterzuentwickeln, könnten Holzfassaden in diesen Bereichen künftig tatsächlich selbstverständlicher werden.
