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Holz ist ein beliebtes Material in der Innenarchitektur, aber seine Wasseraufnahmefähigkeit schränkt seine Verwendung in Badezimmern ein, wo natürliches Holz leicht verfärbt oder schimmelt. Fraunhofer-Wissenschaftler und Partner haben einen feuchtigkeitsbeständigen und schwer entflammbaren Holz-Polymer-Verbundwerkstoff für Möbel entwickelt.

Ressourcenschonende Holz-Polymer-Verbundwerkstoffe (WPC) sind der neueste Materialtrend für Gartenmöbel und andere Außenanwendungen, insbesondere für Terrassendielen, aber auch für Wetterschutz- und Zaunpaneele. Im Rahmen des EU-geförderten Projekts LIMOWOOD arbeiten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI in Braunschweig nun gemeinsam mit Industriepartnern in Belgien, Spanien, Frankreich und Deutschland an der Entwicklung von druckgeeigneten Werkstoffen feuchtigkeitsbeständige WPC-Platten für die Möbelherstellung im Innenbereich.

Diese Platten bestehen zu rund 60 Prozent aus Holzpartikeln und zu 40 Prozent aus thermoplastischem Material, in der Regel Polypropylen oder Polyethylen. Sowohl Holz- als auch Kunststoffkomponenten können aus Recyclingströmen bezogen werden. Der Holzanteil in WPC-Platten kann durch andere Lignocellulose-Produkte ersetzt werden, die aus dem Faseranteil von Pflanzen wie Hanf oder Baumwolle oder den Schalen von Reiskörnern und Sonnenblumenkernen gewonnen werden. Alle diese Materialien sind zu 100 Prozent recycelbar. Zudem sind die gepressten WPC-Platten der WKI-Forscher formaldehydfrei. „Die umstrittene Frage der Formaldehyd-Emissionen durch das verwendete Bindemittel konventioneller Holzpressprodukte ist hier also kein Thema“, sagt WKI-Wissenschaftler Dr. Arne Schirp.

Tests belegen Schwerentflammbarkeit von WPC-Platten

Durch die Auswahl geeigneter Additive konnten die Forscher die feuerhemmenden Eigenschaften ihrer WPC-Platten verbessern. Sie entwickelten ihre Rezeptur zunächst im Labormaßstab unter Verwendung handelsüblicher, halogenfreier Flammschutzmittel, die der Holz-Polymer-Mischung während der Schmelzphase zugesetzt wurden. Im ersten Schritt wurde der Grenzsauerstoffindex des Prüflings bestimmt: Dieser Parameter definiert das Verhalten von Kunststoffen oder holzgefüllten Kunststoffcompounds unter Flammeneinwirkung. Sie stellt die minimale Sauerstoffkonzentration dar, bei der das Material nach einem Brand weiter brennt. Je höher dieser Wert ist, desto geringer ist die Brennbarkeit des Materials. Die besten Ergebnisse erzielten Schirp und seine Kollegen mit einer Kombination von Flammschutzmitteln wie rotem Phosphor und Blähgraphit. Der Grenzsauerstoffindex der so behandelten WPC-Platten reicht bis zu 38 Prozent, sofern die darin enthaltenen Holzpartikel zusätzlich flammgeschützt sind. Zum Vergleich: Der Sauerstoffgrenzwert einer Standard-Holzspanplatte beträgt 27 Prozent, der einer unbehandelten WPC-Platte 19 Prozent. Selbst in einem Einflammenquellentest, bei dem ein Bunsenbrenner gegen den Prüfling gehalten wird, zeigten die behandelten WPC-Platten eine hohe Feuerbeständigkeit. Selbst nach 300 Sekunden Belichtung fingen die Bretter kein Feuer. Im Gegensatz dazu fingen die Referenzmuster – einer Standard-Holzspanplatte und einer unbehandelten WPC-Platte – Feuer und brannten weiter.

Eine weitere Besonderheit des neuen WPC-Materials ist, dass es sehr wenig Wasser aufnimmt und sich somit hervorragend für den Einsatz in Bad und Küche eignet. Selbst nach fünfstündigem Eintauchen in kochendes Wasser kommt das Material intakt heraus, während herkömmliche Holzspanplatten bei diesem Test vollständig zerstört wurden. Der einzige einschränkende Faktor bei Anwendungen von WPC ist seine Unfähigkeit, hohe statische Lasten zu tragen. Aber auch hier ist es gelungen, durch einen sinnvollen Materialmix die Biegefestigkeit auf ein Niveau zu steigern, das die herkömmlicher Spanplatten weit übertrifft.

Holz-Polymer-Verbunde können auf viele Arten hergestellt werden. Die am häufigsten verwendeten Verfahren sind Spritzguss und Extrusion, bei denen die verschiedenen Komponenten – Holzfasern, thermoplastische Materialien und Additive – unter hohem Druck bei hoher Temperatur aufgeschmolzen und in einem kontinuierlichen Werkzeug geformt werden. Das Team um Arne Schirp hat seinen Fokus auf die Pressentechnik gelegt, denn so lassen sich Platten für den Möbelbau am besten herstellen. „Die resultierenden Platten haben die gleiche Optik wie Vollholzprodukte und können zu attraktiven Möbeln verleimt oder verschraubt werden. Sie eignen sich für alle dekorativen, nicht tragenden Elemente.“ Aber es gibt noch viele weitere Anwendungen für Holz-Polymer-Verbundwerkstoffe, darunter Außenverkleidungen von Gebäuden, den Bau von Messeständen oder den Innenausbau von Häusern und Schiffen. Die Partner des LIMOWOOD-Projekts wollen mit ihrer Entwicklungsarbeit die Lücke zwischen dem oberen und unteren Ende des Möbelmarktes schließen, der zwischen teuren und nicht unbedingt ökologisch sinnvollen Materialien und Billigprodukten aus Span- oder Faserplatten reicht, die derzeit werden hauptsächlich unter Verwendung von Bindemitteln auf Formaldehydbasis hergestellt. Auf der Interzum in Köln vom 5. bis 8. Mai (Boulevard, B077) präsentieren die WKI-Forscher Prototypen ihrer schwer entflammbaren WPC-Platten. Erkunden Sie weitere Schaumstoffe auf Holzbasis Bereitgestellt von der Fraunhofer-Gesellschaft Zitat: Holz-Polymer-Verbundmöbel mit geringer Entflammbarkeit (2015, 4. Mai), abgerufen am 25. November 2021 von https://phys.org/news/2015-05-wood-polymer -composite-furniture-flammability.html Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Abgesehen von einem fairen Handel zu privaten Studien- oder Forschungszwecken darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Die Inhalte werden nur zu Informationszwecken bereitgestellt.

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