Holzwerkstoff- und Naturfaser-Technologien

Forschungsprojekt

Holzschaum - Vom Baum zum Schaum

Im Rahmen eines institutsinternen Vorlaufforschungsprojekts haben wir innovative Verfahren entwickelt, die es ermöglichen, Schaumstoffe aus reinem Holz herzustellen. Diese Holzschäume sind eine neue Klasse von Holzwerkstoffen. Sie eignen sich für die vielfältigsten Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise für Verpackungen, als Leichtbauplatte oder Dämmmaterial. Als Verpackung kann der Verbraucher den Holzschaum einfach und umweltfreundlich über das Altpapier entsorgen. Als leichte Mittelschicht in Sandwichplatten für Möbel, Türen oder in ganzen Wandelementen, wie sie unter anderem im Messe- oder Bühnenbau zum Einsatz kommen, ist Holzschaum ein vielversprechendes Material.

© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

Diese Holzschaumplatte ist ein hundertprozentiges Naturprodukt aus nachwachsenden Rohstoffen.

© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

Holzfasern und Wasser werden zu einer Suspension aufgemahlen und aufgeschäumt.

Holzschäume sind leichte Holzwerkstoffe (40 - 280 kg/m³) mit einer offenporigen Struktur aus fein zerkleinertem Holz. Die Festigkeit des Schaums entsteht durch holzeigene Bindungskräfte, so dass der Einsatz von synthetischen Klebstoffen nicht notwendig ist und somit die Schäume zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. 

Am Fraunhofer WKI entwickeln wir innovative Verfahren, mittels derer druckfeste Schaumstoffe aus Lignocellulosen gezielt hinsichtlich ihrer Porenstruktur hergestellt werden können. Als Ausgangsmaterial sind sowohl Laub- als auch Nadelholz geeignet. Da das Holz stark zerkleinert wird, lassen sich selbst Durchforstungshölzer und Sägenebenprodukte als Rohstoffe nutzen. Auch die Verwendung nichtholzhaltiger Lignocellulosen, wie beispielsweise Hanf oder Stroh, ist möglich.

Die Schaumprodukte wurden bereits nach geltenden Dämmstoff-Normen untersucht. Sowohl bei den wärmedämmenden als auch bei den physikalisch-technologischen Eigenschaften wurden erfolgsversprechende Ergebnisse erzielt. Die Druckfestigkeiten bei 10 % Stauchung betragen, je nach Dichte, 20 kPa bis 190 kPa. Die Wärmeleitfähigkeiten sind ebenfalls abhängig von der Dichte und liegen bei niedrigen Dichten unter 0,04 W/mK und sind somit vergleichbar mit den Werten von Polystyrol und Holzfaserdämmplatten. Die Dickenquellung nach 24-stündiger Wasserlagerung liegt unter 1 Prozent und die Schäume bleiben dabei formstabil. Das Brandverhalten ähnelt dem von Naturfaserdämmstoffen. Sie brennen und glimmen und die Flamme erlischt zum Teil von selbst. Für den Flammschutz eventuell erforderliche Additive lassen sich einfach und effizient im Herstellungsprozess mit den Faserstoffen vermischen.

Die Festigkeit des Schaums entsteht durch holzeigene Bindungskräfte, so dass der Einsatz von synthetischen Klebstoffen nicht notwendig ist. Eine mögliche gesundheitliche Belastung durch Emissionen aus Klebstoffen ist daher ausgeschlossen.

Bei der Bewertung von Produkten nach ihren klimaschädigenden CO2-Äquivalenten bzw. ihres Carbon Footprints ist geschäumtes Holz als besonders nachhaltiger und vollständig natürlicher Werkstoff hochattraktiv. Das Material hat ein hohes Marktpotenzial, da es eine vielversprechende Alternative zu den synthetischen Polymerschaumstoffen darstellt  insbesondere für den privaten Hausbau. Das Fraunhofer WKI beschäftigt sich intensiv mit der Weiterentwicklung der Holzschäume, sodass dieser einzigartige natürliche Werkstoff in absehbarer Zeit industriell gefertigt und auf den Markt gebracht werden kann.