Holzwerkstoff- und Naturfaser-Technologien

Forschungsprojekt

FireCellCoat – Brandschutzbeschichtung für Holz nach dem Vorbild der Natur     

Mit ihrer einzigartigen Struktur und Chemie trotzt die Kanarische Kiefer Waldbränden. Eine herausragende Leistung der Natur! Wir nehmen uns dies zum Vorbild und entwickeln eine feuerhemmende Struktur auf Basis von Nanocellulose. Als Bestandteil von Holzbeschichtungen soll sie Holzbauteilen im Innen- und Außenbereich einen effektiven Brandschutz verleihen, der viele Jahre witterungsbeständig ist. Damit verfolgen wir einen neuartigen Ansatz zur Herstellung von dauerhaften, flammgeschützten Bauprodukten auf Basis nachhaltiger Ressourcen.

Oben: Tageslichtaufnahme von einer Gruppe kanarischer Kiefern auf einem Hügel; Unten: Nahaufnahme zeigt Baumstammteil einer kanarischen Kiefern mit zerklüfteter Rinde..
© Fraunhofer WKI I Arne Schirp
Kanarische Kiefer (Pinus Canariensis).
Mikroskopaufnahme eines Rindenstücks.
© Fraunhofer WKI I Dirk Lukowsky
Querschnitt durch ein Rindenstück der Kanarischen Kiefer (ca. 1 cm dick und 4 cm lang) zeigt den mehrschichtigen Aufbau der Rinde.

Gebäude aus Stahl und Beton dominieren derzeit den Markt. Ihre Herstellung ist jedoch sehr energieintensiv und setzt große Mengen CO2 frei. Bauteile aus Holz und anderen nachwachsenden Rohstoffen sind klimafreundlicher und ressourcenschonender, haben aber einen entscheidenden Nachteil: Sie sind von Natur aus brennbar. Für die Konkurrenzfähigkeit von Holzbauten ist ein effektiver Brandschutz somit von zentraler Bedeutung. Hierfür kommen unter anderem feuerhemmende Beschichtungen zum Einsatz. Dabei besteht ein wachsendes Interesse an umweltfreundlicheren und dauerhafteren Produkten als zurzeit am Markt verfügbar sind – insbesondere im Hinblick auf die Bewitterungsstabilität im Außenbereich.

Als Ausgangsstoff für unsere Neuentwicklung verwenden wir den Naturstoff Cellulose in Form von nanoskaligen Fasern, den Mikrofibrillen. Sie sind Bestandteil der pflanzlichen Zellwand. Wir modifizieren die mikrofibrillierte Cellulose (MFC), um brandschützende Eigenschaften zu erhalten. Daraus konstruieren wir eine makroskalige Mehrschichtstruktur nach dem Vorbild der Kanarischen Kiefer. Außerdem setzen wir die MFC bei der Synthese und Formulierung von Bindemitteln für Holzschichtungen ein. Beide Lösungsansätze sollen die Entflammbarkeit und Brennbarkeit von Holzbauteilen im Innen- und Außenbereich ausreichend lange verzögern. Gleichzeitig werden wir weitere Tests durchführen, um technische Anforderungen wie Kratzfestigkeit und Dauerhaftigkeit zu erfüllen.

Abgerundet wird das Projekt durch eine Analyse der Umweltauswirkungen und der Lebenszykluskosten im Vergleich zu herkömmlichen feuerhemmenden Holzbeschichtungen.

Mit unserem Projekt tragen wir zum Klima- und Ressourcenschutz bei und unterstützen den Aufbau einer biobasierten Kreislaufwirtschaft (Bioökonomie).

Projektpartner

  • VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
  • Norsk Treteknisk Institutt
  • Teknos Oy R&D

Förderung

Offizieller Projekttitel: Bioeconomy in the North 2018: FireCellCoat – Bio-inspirierte Holzbrandschutzbeschichtungen auf Basis von mikrofibrillierter Cellulose

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Förderkennzeichen: 031B0925

Projektträger: Projektträger Jülich (PTJ)

Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.12.2022