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Lignin-Harz vereint Brandschutz und starke Haftung
Ein chinesisches Forschungsteam hat ein phosphor- und formaldehydfreies Phenolharz auf Ligninbasis (SALG-PR) entwickelt, das intrinsische Flammschutzeigenschaften mit robuster Haftung auf Holz und Aluminium kombiniert. Das Harz erreicht einen UL-94 V-0-Wert, einen Sauerstoffindex von 62,4 % und widersteht einer direkten Butanbrenner-Belastung von 300 s ohne Durchbrennen – ein vielversprechender Beitrag zur nachhaltigen Aufwertung von Lignin.
Nachhaltigkeitsbeschränkungen, inhärente Entflammbarkeit und mangelnde Haftungsstabilität konventioneller petrochemischer Harze haben eine erhebliche Nachfrage nach erneuerbaren biobasierten Materialien mit integrierter Brandsicherheit und Grenzflächenrobustheit ausgelöst. Vor diesem Hintergrund konstruierten die Forschenden ein phosphorfreies und formaldehydfreies ligninbasiertes Phenolharz (SALG-PR) über die Taurin-Grafting-Reaktion unterstützt durch Mannich-Chemie und Glyoxal-vermittelte Vernetzung. Damit adressiert der Ansatz mehrere zentrale Herausforderungen gleichzeitig: den Verzicht auf toxische Formaldehyd- und Phosphorkomponenten, die Nutzung eines biobasierten Rohstoffs und die Kombination hoher Funktionalität in einem Material.
Das SALG-PR-Harz zeigt aussergewöhnliche intrinsische Flammschutzeigenschaften: Es erreicht eine UL-94-V-0-Klassifizierung und einen Sauerstoffindex (LOI) von 62,4 %. Diese Werte sind vergleichbar mit zahlreichen kommerziellen petrochemischen Harzen und mit zuvor berichteten biobasierten Flammschutzmaterialien. Zudem widersteht das Harz einer direkten Belastung durch einen Butanbrenner über 300 s, während die strukturelle Integrität ohne Durchbrennen erhalten bleibt.
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.
Robuste Haftung unter extremen Bedingungen
Infrarot-Thermografie bestätigt zusätzlich die effektive Wärmelokalisation innerhalb des flammbeaufschlagten Bereichs. Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal ist die robuste Haftung von SALG-PR auf Holz und Aluminium mit Haftfestigkeiten von 3,78 MPa beziehungsweise 3,42 MPa. Das Harz behält seine stabile Haftung auch nach Exposition gegenüber extremen Temperaturen, organischen Lösemitteln sowie sauren und alkalischen Bedingungen bei. Diese Widerstandsfähigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen unterstreicht das breite Anwendungspotenzial – bis hin zur möglichen Unterwasser-Reparatur.
Nachhaltige Beschichtung für Holzschutz
Als nachhaltige, brandsichere Beschichtung für Holz erhöht SALG-PR den LOI des behandelten Holzes auf 42,5 % und verhindert das Durchbrennen bei einer 300-sekündigen direkten Brennerbelastung. Diese Leistung ist besonders im Kontext des Holzbaus relevant, wo Brandschutz eine zentrale Anforderung darstellt und die Nachfrage nach nachhaltigen, formaldehydarmen Beschichtungen wächst.
Eine TG-MS-Analyse bestätigt zudem, dass SALG-PR im Vergleich zu kommerziellen Phenolharzen nur Spuren von Formaldehyd freisetzt – ein wichtiger Aspekt für die Innenraumluftqualität und die Einhaltung strenger Emissionsvorschriften. Diese Eigenschaft macht das Harz besonders attraktiv für Anwendungen in Wohn- und Arbeitsbereichen, wo die Reduktion flüchtiger organischer Verbindungen zunehmend gefordert wird.
Für die Holz-, Bau- und Beschichtungsindustrie liefert die Arbeit eine nachhaltige Ligninaufwertungsstrategie für die Entwicklung leistungsfähiger biobasierter Klebstoffe, intrinsisch flammschutzhemmender Materialien und umweltfreundlicher brandsicherer Beschichtungen für den Holzschutz. Insbesondere im Kontext der wachsenden regulatorischen Anforderungen an Formaldehyd-Emissionen und der zunehmenden Nachfrage nach biobasierten Alternativen zu petrochemischen Harzen bietet SALG-PR einen vielversprechenden Baustein für zukünftige nachhaltige Formulierungen.
Quelle: Tan, W. et al. Sustainable lignin upcycling into formaldehyde-free bio-based phenolic networks: intrinsic flame retardancy, robust adhesion and fire-safe coating performance. Green Chem. 28, 13894–13912 (2026). https://doi.org/10.1039/d6gc03515a
