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Nachhaltige Flammschutzbeschichtung für Holz aus Biokohle
Ein internationales Forschungsteam entwickelt eine halogenfreie Flammschutzbeschichtung für Holz auf Basis von Biokohle, Kaolin, Polyvinylacetat und Trimethylsilylpolyphosphat. Die Beschichtung reduziert Wärmefreisetzung und Rauchentwicklung deutlich und bietet eine nachhaltige Lösung für den Holzbau
Holz ist ein nachhaltiger Baustoff, dessen hohe Entflammbarkeit jedoch den sicheren Einsatz einschränkt. Ein Forschungsteam hat eine neuartige Flammschutz-Verbundbeschichtung entwickelt, die Polyvinylacetat (15 wt%) mit Biokohle (0,5 wt%), Kaolin (2 wt%) und Trimethylsilylpolyphosphat (3 wt%) in Methanol kombiniert. Das Verbundmaterial wurde durch Lösungsmischung hergestellt und in einer einzigen Schicht (ca. 0,6 mm Dicke) mittels Drop-Casting auf die Holzoberfläche aufgebracht.
Umfassende Charakterisierungen mit ATR-FTIR, Raman-Spektroskopie, TEM, TGA/DTG/DSC, Konkalorimetrie sowie optischer und 3D-Oberflächenanalyse bestätigten eine gleichmäßige Verteilung der Füllstoffe, chemische Wechselwirkungen und eine verbesserte thermische Stabilität. Bei 800 °C erreichte die Beschichtung eine Verkohlungsausbeute von rund 26 %.
Lesetipp: Holzbeschichtung
In dem Fachbuch „“Holzbeschichtung„“ werden klassische Lacke auf CN-Basis, strahlenhärtende Systeme und moderne Pulverlacke für die Beschichtung von Holz, MDF und Papierfolien beschrieben. Richtrezepturen und aktuelle Verfahrensabläufe für die Holz- und Holzwerkstoffbeschichtung werden detailliert dargestellt. Auch marktwirtschaftlichen Aspekten – gleichermaßen ökologisch und ökonomisch – tragen die Autoren Rechnung. Des Weiteren werden die Lackapplikation und Lackrückgewinnung sowie Trocknungs- und Härtungsverfahren, Qualitätsprüfung und -kontrolle erläutert. Ein umfassendes Basiswerk für die Praxis der Holzbeschichtung.
Reduzierte Wärmefreisetzung und Rauchentwicklung
Die Konkalorimeter-Tests zeigten deutliche Verbesserungen: Die gesamte Wärmefreisetzung sank von 63,56 auf 48,77 MJ/m², die durchschnittliche Wärmefreisetzungsrate von 100,65 auf 80,82 kW/m² und die Masseverlustrate von 7,781 auf 6,558 g/s·m² im Vergleich zur unbeschichteten Probe. Auch das Rauchvolumen sowie die Oberflächentemperaturen wurden reduziert, was die verbesserte Flammhemmung und Rauchunterdrückung belegt.
FTIR, TGA und Raman-Analysen bestätigten zudem die starke Bindung der Komponenten und die Bildung einer kompakten Verkohlungsschicht. Die Verbundbeschichtung bietet damit eine halogenfreie, nachhaltige Lösung zur Erhöhung der Brandsicherheit von Holz in Bau- und Innenraumanwendungen.
Quelle: Kolya, H. et al. Sustainable flame-retardant composite coating for wood using biochar, kaolin, polyvinyl acetate, and trimethylsilyl polyphosphate. Prog. Org. Coat. 110124 (2026).
