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Nachhaltiger Brandschutz für Holz mit Biokohle und Kaolin
Ein internationales Forschungsteam hat eine neuartige, halogenfreie Brandschutzbeschichtung für Holz entwickelt. Die Kombination aus Polyvinylacetat, Biokohle, Kaolin und Trimethylsilylpolyphosphat reduziert die Wärmefreisetzung deutlich und steigert die thermische Stabilität – ein vielversprechender Beitrag zu nachhaltigem Brandschutz im Bauwesen.
Holz gilt als nachhaltiger Baustoff, ist jedoch aufgrund seiner hohen Entflammbarkeit in vielen Anwendungen sicherheitstechnisch limitiert. Ein Forschungsteam um Haradhan Kolya hat daher eine neuartige Verbundbeschichtung entwickelt, die ohne halogenhaltige Flammschutzmittel auskommt. Die Formulierung kombiniert Polyvinylacetat (15 Gew.-%) mit Biokohle (0,5 Gew.-%), Kaolin (2 Gew.-%) und Trimethylsilylpolyphosphat (3 Gew.-%) in Methanol als Lösungsmittel. Die Applikation erfolgte einlagig per Drop-Casting in einer Schichtdicke von rund 0,6 mm.
Die Charakterisierung der Beschichtung umfasste ein breites Methodenspektrum, darunter ATR-FTIR, Raman-Spektroskopie, TEM, TGA/DTG/DSC, Kegelkalorimetrie sowie optische und 3D-Oberflächenanalysen. Die Ergebnisse belegen eine gleichmäßige Verteilung der Füllstoffe, chemische Wechselwirkungen zwischen den Komponenten sowie eine deutlich verbesserte thermische Stabilität mit einer Verkohlungsausbeute von rund 26 % bei 800 °C.
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.
Deutliche Reduktion von Wärmefreisetzung und Rauchentwicklung
Die Kegelkalorimeter-Tests zeigen signifikante Verbesserungen gegenüber unbeschichtetem Holz. 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 Massenverlustrate von 7,781 auf 6,558 g/s·m². Zudem wurden eine verringerte Rauchentwicklung sowie niedrigere Oberflächentemperaturen festgestellt – ein klarer Hinweis auf verbesserte Flammhemmung und Rauchunterdrückung.
Die Wirkung beruht auf der Bildung einer kompakten Verkohlungsschicht, wie FTIR-, TGA- und Raman-Analysen bestätigen. Diese wirkt als physikalische Barriere gegen Wärme und Sauerstoff. Mit ihrem halogenfreien und überwiegend bio-basierten Ansatz bietet die Verbundbeschichtung eine nachhaltige Option zur Verbesserung 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. (2026). DOI: 10.1016/j.porgcoat.2026.110124.
