Die Kiefernstämme auf den Kanarischen Inseln verfügen über eine sehr spezielle Stammrinde. Sie schützt die Bäume wirksam vor Waldbränden. Nach diesem Vorbild der Natur haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung gemeinsam mit Partnern feuerhemmende Lackbeschichtungen für Holzbauteile im Innen- und Außenbereich entwickelt.
Bei den kanarischen Kiefern ist die äußerste Schicht der Rinde – die so genannte Borke – sehr dick und tief gefurcht. Bei Waldbränden verkohlt das Material nicht, sondern verkrustet. Das gleicht einem natürlichen Brandschutzmechanismus. In einem Forschungsprojekt mit Partnern aus Skandinavien hat sich das Fraunhofer-Institut für Holzforschung (Fraunhofer WKI) diesen Mechanismus zunutze gemacht, um feuerhemmende Holzbeschichtungen auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln.
Feuerhemmend und wasserdampfdurchlässig
Für ihre neuartigen Lackbeschichtungen bauten die Forschenden gewissermaßen die chemische Architektur der kanarischen Kiefernborke nach. Als Baumaterial dienten kleinste Baumfasern – die so genannten Mikrofibrillen. Diese bestehen aus etwa 60 bis 70 Zellulose-Molekülen. Zur Erinnerung: Zellulose bildet überall in der Natur das Gerüst der Zellwände von Bäumen und sonstigen Pflanzen.
Die Forschenden selbst sprechen davon, dass sie feuerhemmende Beschichtungen „unter Verwendung von funktionalisierter mikrofibrillierter Zellulose (MFC)“ entwickelt haben. Bei damit beschichteten Hölzern zeigte sich in Entflammbarkeitstests sowohl eine verzögerte Entzündung als auch Selbstverlöschung. Die besten Ergebnisse seien bei einem Mehrschichtaufbau erzielt worden, bei dem der Lack zusammen mit anorganischen Platten kombiniert wurde.
Die neuartigen Holzbeschichtungen sind in der Außenanwendung witterungsbeständig und in der Innenanwendung vorteilhaft für das Raumklima. „Für die Innenanwendung haben wir eine mehrschichtige Makrostruktur ähnlich der kanarischen Kiefernrinde konstruiert“, erläutert Fraunhofer-Projektleiterin Dr. Claudia Schirp. „Die MFC-basierte Mehrschichtstruktur ermöglicht eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit. Das ist positiv für die Luftqualität in Innenräumen.“
Damit die Beschichtungen auch für Holz im Außenbereich einsetzbar sind, müssen sie witterungsresistent sein. Bisherige Tests sind diesbezüglich vielversprechend. Auch nach einer dreimonatigen künstlichen Bewitterung war die Flammschutzleistung unverändert nachweisbar. „Für Außenanwendungen haben wir phosphorylierte MFC sowohl als Additiv in Holzlacken verwendet als auch direkt beim Polymerisationsprozess chemisch an das Bindemittel angebunden“, fügt Dr. Claudia Schirp hinzu. „Die Anbindung kann dem Auslaugen von Flammschutzmitteln bei Außenanwendungen entgegenwirken.“
Vorbehalte gegen Holzbau abbauen
Obwohl neue Konstruktionsmethoden und Brandschutzkonzepte in den letzten Jahren die Einsatzmöglichkeiten von Holz für den Hausbau erweitert haben, schrecken viele Architekten und Ingenieure auch heute noch davor zurück, für stadttypische mittlere und hohe Gebäude auf den Holzbau zu setzen. Denn die Einhaltung der baurechtlich vorgeschriebenen Brandschutzvorschriften ist zwar nicht unmöglich, aber doch zumindest planerisch anspruchsvoll.
Mit einer raumklimatisch günstigen Brandschutzbeschichtung, die zudem auch noch auf nachwachsenden Rohstoffen basiert, könnten noch bestehende Vorbehalte gegen die Holzbauweise seltener werden. Genau deshalb arbeiten das Fraunhofer WKI und seine Partner an nachhaltigen Holz-Brandschutzbeschichtungen. Die im Projekt entwickelten Produkte sollen der Bauindustrie künftig die Entscheidung erleichtern, Holz in größerem Umfang auch für mittlere und hohe Gebäude einzusetzen.
Die Projektpartner des Fraunhofer WKI stammen übrigens aus Finnland und Norwegen. Im Einzelnen handelt es sich um das Technische Forschungszentrum Finnland VTT, das norwegische Forschungsinstitut Norsk Treteknisk und den finnischen Beschichtungshersteller Teknos.
