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Fluorfreie selbstheilende superhydrophobe Beschichtungen für nachhaltigen Holzschutz
Eine neue umweltfreundliche Methode ermöglicht fluorfreie, selbstheilende superhydrophobe Beschichtungen für Holz, die bei Raumtemperatur ohne energieintensive Prozesse oder schädliche Chemikalien funktionieren
Holz ist ein erneuerbarer und nachhaltiger Baustoff, dessen hygroskopische Eigenschaften jedoch die Haltbarkeit in Außenanwendungen einschränken. Herkömmliche Schutzbeschichtungen basieren häufig auf fluorierten Chemikalien oder energieintensiven Prozessen, die den Prinzipien der grünen Chemie und nachhaltigen Entwicklung widersprechen.
Ein Forscherteam um Shuai Chen hat eine fluorfreie und energieeffiziente Strategie entwickelt, um selbstheilende superhydrophobe Beschichtungen herzustellen, die ihre Funktionalität autonom bei Raumtemperatur wiederherstellen. Die Beschichtung wird durch einen einstufigen Co-Kondensationsprozess aus Octadecylamin (ODA) und Methyltrimethoxysilan (MTMS) in Ethanol hergestellt. Dabei werden externe Energiezufuhr und schädliche Substanzen vermieden. Die resultierende Oberfläche weist eine hierarchische Mikro-/Nano-Struktur, eine ultraniedrige Oberflächenenergie von etwa 6 mJ/m² und einen Wasserkontaktwinkel von über 155° auf.
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.
Verbesserte Haltbarkeit und Umweltschutz
Die Beschichtung zeigt außergewöhnliche selbstheilende Eigenschaften, indem sie ihre Superhydrophobie innerhalb von 36 Stunden nach mechanischer Beschädigung oder Plasmaätzungen wiederherstellt. Sie behält diese Funktion für bis zu 43 Zyklen von Beschädigung und Reparatur bei, bietet zudem hervorragende UV-Stabilität (Wasserkontaktwinkel >140° nach 936 Stunden) und ist beständig gegenüber neutralen und alkalischen Medien. Indem sie die Wasseraufnahme deutlich reduziert und die Dimensionsstabilität verbessert, verlängert die MTMS/ODA-Beschichtung die Lebensdauer von Holz unter anspruchsvollen Außenbedingungen.
Diese skalierbare und fluorfreie Lösung bietet einen praktischen Ansatz zur Verbesserung der Holzbeständigkeit, während sie den Prinzipien des nachhaltigen Bauens und der grünen Materialtechnik entspricht.
Quelle: Chen, S. et al., Ambient-temperature self-healing superhydrophobic coatings: a fluorine-free green strategy for sustainable wood protection. Prog. Org. Coat. 109832 (2025).
