Referenzprojekte

Spanplatten sind ein nachhaltiges und günstiges Baumaterial für Häuser und Möbel. Sie können aus regional verfügbaren Holzresten sowie recyceltem Altholz hergestellt werden. Mit diesem Forschungsvorhaben werden Spanplatten noch zukunftsfähiger. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir Spanplatten, die mit einem neuartigen Klebstoff hergestellt werden. Er soll kein gesundheitskritisches Formaldehyd freisetzen und vollständig aus biogenen Rohstoffen bestehen. Außerdem testen wir, ob sich die Spanplatten mit alternativen Holzarten herstellen lassen, die aufgrund des Waldumbaus künftig vermehrt zur Verfügung stehen.

Aerogele sind hochporöse, federleichte Werkstoffe mit außergewöhnlichen Eigenschaften: extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit, geringe Schallübertragung sowie hohe Adsorptionswirkung für flüchtige organische Verbindungen. Sie eignen sich hervorragend sowohl für den Leichtbau als auch als Filtermaterial und gelten daher als Zukunftswerkstoff. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir ein Verfahren zur Herstellung von Aerogelen auf Basis von Altholz. Aus den Aerogelen stellen wir Prototypen von Dämmstoffen und schadstoffadsorbierenden Raumluftfiltern her, die in Gebäuden und Fahrzeugen eingesetzt werden können. Darüber hinaus sollen Transfermöglichkeiten zu Anwendungen in der Abgasreinigung aufgezeigt werden. Weiteres Projektziel: Aus den Produkten sollen die für die Herstellung der Aerogele benötigten Rohstoffe wiedergewonnen werden. Mit dieser nachhaltigen Werkstofflösung unterstützen wir den Gesundheitsschutz sowie den Kampf gegen Klimawandel und Ressourcenknappheit.

Die Corona-Pandemie zeigt, wie wichtig es ist, Menschen in Innenräumen vor Ansteckung mit luftgetragenen Krankheitserregern zu schützen. Luftreinigungsanlagen können erheblich dazu beitragen. Aktuell gibt es jedoch noch kein einheitliches Verfahren, um ihre Wirksamkeit zu überprüfen. Wir entwickeln einen möglichen Prüfstandard, um diese Lücke zu schließen. Damit soll künftig die gesundheitliche Bewertung von Arbeitsplätzen hinsichtlich Viren und anderen luftgetragenen Pathogenen erleichtert werden.

In modernen Industriegesellschaften verbringt der Mensch den größten Teil des Tages in Gebäuden. Die Luftqualität in Innenräumen ist daher ein entscheidender Faktor für die Gesundheit und das Wohlbefinden. Fremd- und Geruchsstoffe können die Luftqualität negativ beeinflussen. Eine immer vorhandene, potenzielle Quelle sind Bauprodukte. Für Bauproduktemissionen existieren zwar Prüf- und Bewertungsschemata – allerdings können im realen Innenraum dennoch Fehlgerüche auftreten oder Richtwerte überschritten werden. In diesem Projekt untersuchen wir den Zusammenhang zwischen Bauproduktemissionen und Luftqualität in realitätsnahen Modellräumen und entwickeln Simulationsmodelle. Die Ergebnisse des Vorhabens werden in einen Leitfaden einfließen. Er soll Planungs- und Architekturbüros Handlungsempfehlungen zur Auswahl und zum Einsatz von Baumaterialien geben.

Möbel und Bauelemente aus Holz und Holzwerkstoffen sind umweltfreundlich und erfreuen sich großer Beliebtheit. Bisher gibt es jedoch keine nachhaltigen Flammschutzlösungen für Holzoberflächen im Innenraum. Gemeinsam mit unseren Projektpartnern entwickeln wir formaldehydfreie, transparente und farbige Flammschutzlacke mit dauerhafter Brandschutzwirkung auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Somit erweitern wir die Möglichkeiten für den Innenausbau mit Holz unter Einhaltung von erhöhten Gesundheits-, Umwelt- und Brandschutzvorschriften – zum Beispiel in Schulen, Theatern, Flughäfen oder beim Messebau.

Holzwerkstoffe wie Spanplatten, OSB, Sperrholz oder Faserwerkstoffe (MDF, HDF) kommen als nachhaltiges Baumaterial in großen Mengen in der Bauindustrie und beim Möbelbau zum Einsatz. Auch im Fahrzeugbau finden sie Anwendung und könnten künftig noch eine weitaus größere Rolle spielen. Zur Herstellung werden unter anderem Phenol-Formaldehydharze als Bindemittel (Klebstoff) eingesetzt. Diese Harze sind gesundheitskritisch und basieren auf fossilen Rohstoffen. Gemeinsam mit einem Forschungspartner aus Argentinien entwickeln wir einen gesundheitlich unbedenklichen Bio-Klebstoff. Für die Herstellung können regional verfügbare Produktionsreste verwertet werden. Damit schaffen wir eine nachhaltige und wirtschaftlich attraktive Lösung für die Holzwerkstoffherstellung.

Produkte in der Elektrotechnik, der Elektronik und der Logistik müssen hohe Flammschutzvorgaben erfüllen. Außerdem müssen sie wärmeformbeständig und schlagzäh sein. Die derzeit am Markt erhältlichen Bio-Materialien werden diesen Anforderungen nicht gerecht. In diesem Projekt entwickeln wir Bio-Kunststoffe und Bio-Verbundwerkstoffe, welche die notwendigen Eigenschaften mitbringen und sich mittels Spritzguss und 3D-Druck verarbeiten lassen sollen. So könnten Produkte wie Lichtschalter, Steckdosen, Bewegungsmelder, Kabelkanäle oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge bald aus Bio-Material hergestellt werden.

Die Bauwirtschaft ist eine Schlüsselbranche für Deutschland. Anorganisch gebundene Holzwerkstoffe werden in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, etwa im Trockenbau, und Holzrahmenbau, als Schalungselemente und Fassadenverkleidungen sowie in Decken-, Fußboden- und Wandkonstruktionen, Feuchtraumauskleidungen, Brand- und Schallschutzkonstruktionen. Durch die in Europa aktuell erfolgte Neueinstufung von Formaldehyd als Karzinogen der Klasse 1B (Stoff ist wahrscheinlich beim Menschen krebserzeugend) sind formaldehydfreie Binde- und Zusatzmittel in naher Zukunft für die Industrie erforderlich. Wir entwickeln in diesem Projekt Bindemittel unter Zuatz formaldehydfreier Harze auf Basis von Melamin und Naphthalin mit verbesserten Eigenschaften für den Einsatz in Bauprodukten.

Holz setzt flüchtige organische Verbindungen frei: Was als typischer Holzgeruch in Innenräumen wahrnehmbar ist, schlägt sich auch in messbaren Werten wieder. Derzeit werden Baustoffe nur einzeln geprüft. In realen Einbausituationen kann es jedoch zu Wechselwirkungen oder Nebenreaktionen kommen. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Erarbeitung eines Vorschlags für die Vorgehensweise bei der Bewertung von CE-gekennzeichneten Holzwerkstoffen und technisch getrocknetem Brettsperrholz im Hinblick auf die Abgabe von Stoffen an die Innenluft. Im Teilvorhaben des Fraunhofer WKI steht dabei die Entwicklung neuer Untersuchungsverfahren im Hinblick auf die Sicherstellung der Einhaltung bestehender Richtwerte für die Bewertung der Qualität der Innenraumluft sowie die sichere Einstufung der Holzwerkstoffe hinsichtlich ihrer Gesundheitsverträglichkeit im Vordergrund. Die Ergebnisse sollen als Grundlage für Handlungsempfehlungen beim baulichen Einsatz von Holzprodukten dienen.

Aufgrund der derzeitigen Debatte um mögliche strengere Richtlinien für die Formaldehydemission aus Holzwerkstoffen rücken Isocyanate als vernetzende Klebstoffkomponente verstärkt in den Fokus. Der Einsatz von Isocyanaten bei der Holzverklebung ist jedoch nicht trivial. So müssen zum einen ihre hohe Reaktivität gesteuert und ihre Tendenz, leicht in das zu verklebende Holz einzudringen, reduziert werden. Die Forschungsgruppe »Kleben, Klebungen und Klebstoffe« des Fraunhofer WKI beschäftigt sich seit einigen Jahren mit diesem Thema. In diesem Projekt entwickeln wir eine analytische Methode, um die Isocyanatreaktivität verfolgen und bewerten zu können.