Projekt 08121/01

Förderschwerpunkt Holz: Vergütung von Holz mit wasserlöslichen Harzen zur Verbesserung der physikalischen Holzeigenschaften und Verminderung der Wasseraufnahme von Holz als biozidfreie Schutzmaßnahme

Projektdurchführung

Bundesforschungsanstalt für Forst- undHolzwirtschaftInstitut für Holzbiologie und Holzschutz
Leuschnerstr. 91
21031 Hamburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens ist es, Nachteile des Holzes, wie Dimensionsänderung und verringerte Dauerhaftigkeit bei Feuchteeinwirkung sowie mangelnde Härte, durch geeignete Vergütungsmöglichkeiten auszuschließen und gleichzeitig die bekannten ökologischen Vorteile des Holzes zu erhalten. Im Rahmen dieses F&E-Vorhabens wurden deshalb wasserlösliche Harze mit unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung auf ihre Eignung zur Vergütung von einheimischem Holz geprüft. Es wurden insbesondere solche Harze in die Untersuchungen einbezogen, die frei von organischen Lösemitteln sind und möglichst bei Raumtemperatur ohne Zusatz von Katalysatoren und ohne ionisierende Strahlung aushärten, um Energiekosten und gesundheitliche Risiken bei der Verarbeitung zu minimieren.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Vielzahl wasserlöslicher Harze auf ihre mögliche Eig-nung zur Vergütung von Holz geprüft und die vielversprechendsten Harze für die Vergütung von Produkten der Industriepartner HAMBERGER und ROTO optimiert. Der Vergütungsprozess sowie die Eigenschaften der vergüteten Bauteile wurden dabei anhand einer Aufstellung von 16 Idealanforderungen bewertet.
Die Vorauswahl von 40 geprüften Harzen erfolgte anhand der Kriterien Verarbeitbarkeit, Eindringvermögen, Härteverbesserung und Dimensionsstabilisierung, biologische Wirksamkeit und mögliche Emissionen. Für die Vergütung von Parkett des Industriepartners HAMBERGER verblieben 3 geeignete Harze. Für die Vergütung von Holz in der Außenanwendung wurden zwei methylveretherte Melamin-Formaldehydharze als geeignet erkannt und in vertiefenden Versuchen untersucht. Die Optimierung von Produkten des Kooperationspartners ROTO erfolgte mit einem der beiden Harze.
Die ausgewählten Harze wurden hinsichtlich der für eine spätere Praxisanwendung wesentlichen Parameter geprüft. Dabei standen für die Vergütung von Parkett die Stabilität der Tränklösung, die Trocknung und Härtung, Härteverbesserung, Dimensionsstabilität, Emissionen und Verarbeitbarkeit im Vordergrund. Die hohen Harzkonzentrationen von 75-100 % der Lieferform zur Vergütung von Parkett sorgten für eine stabile Tränklösung. Für die Trocknung und Härtung des Materials wurden geeignete Prozesse entwickelt und Prozessparameter erarbeitet. Auf den Anlagen des Industriepartners HAMBERGER wurden Fertigprodukte hergestellt und geprüft. Bei der Fertigung traten keine Probleme auf. Die erzielbare Härtevergütung einheimischer Hölzer übertraf selbst die härtesten tropischen Harthölzer und lässt damit ihre Substitution zu. Die Nachteile der bisher verwendeten Vergütung mit Methylmethacrylat, wie mangelnde Dimensionsstabilität und die Aushärtung mit ionisierender Strahlung, werden dabei vermieden. Damit wurde ein effizientes Verfahren entwickelt, mit dem einheimische Hölzer für den Einsatz in stark beanspruchten Fußböden vergütet werden können.
Für die Vergütung von Fenstern verwendete Harzkonzentrationen von lediglich 5?10 % führten zu pH-Absenkungen und damit zunächst zum Ausflocken der Tränklösung. Zur Lösung des Problems wurden geeignete Puffer zur pH-Stabilisierung gefunden. Durch den Zusatz von Harnstoff zur Tränklösung ließen sich die Emissionen während und nach der Härtung reduzieren und einer sonst auftretenden Versprödung des Holzes wurde entgegengewirkt. Kiefern-Splintholz ließ sich ohne Probleme mit diesen Tränklösungen imprägnieren. Zunächst auftretende Probleme bei der anschließenden Trocknung und Härtung wurden durch die Entwicklung von angepassten Trocknungsplänen gelöst. Aus dem MMF-imprägnierten Holz wurden beim Industriepartner ROTO Fenster in sehr guter Qualität hergestellt. Die gemessenen Emissionen erlauben die Verleihung des `Blauen Engels´ für formaldehydarme Holzwerkstoffe. Die gute Wirksamkeit der Harzvergütung gegen holzzerstörende Pilze ermöglicht den Verzicht auf biozide Wirkstoffe.
Im Freiland bewitterte harzimprägnierte Proben wiesen gegenüber den unbehandelten Kontrollen geringere Verfärbung durch holzverfärbende Pilze auf. Eine Vergrauung konnte jedoch langfristig nicht verhindert werden.
Zur Korrelation von 12000 Einzeldaten aus zweijähriger Freilandbewitterung von unvergüteten und vergüteten Proben mit den entsprechenden Daten aus Laborversuchen wurde ein mathematisches Modell entwickelt. Der hierbei gefundene MRI (Moisture induced Risk Index) korrelierte eng mit der Anzahl Tage/Jahr mit über 25 % Holzfeuchte und erlaubt die Vorhersage der Dauerhaftigkeit von biozidfreien bewitterten Holzbauteilen außerhalb des Erdkontakts bzw. die Güte einer biozidfreien Schutzmaßnahme.
Der vom Kooperationspartner Institut für Holzphysik und mechanische Technologie des Holzes erstellte ökologische Vergleich eines herkömmlichen Fensters des Industriepartners ROTO mit einem harzvergüteten Fenster ergab, dass letztere einen höheren Energiebedarf bei der Herstellung benötigen. Anderer-seits kann auf die im herkömmlichen Fenster verwendeten Biozide gegen holzzerstörende Pilze verzichtet werden. Da es kein allgemein akzeptiertes Bewertungsmodell von ökologischen Aspekten gibt - und in Zukunft vermutlich auch nicht geben wird - muss letztlich subjektiv entschieden werden, wie groß die Vorteile eines wirksamen und gleichzeitig lebensmittelechten Holzschutzes ohne Entsorgungs-/ Verwertungsprobleme gegenüber etwas erhöhtem Energie-, Material- und finanziellem Aufwand der Harzvergütung zu bewerten sind.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Ergebnisse aus dem Projekt fanden Eingang in 17 wissenschaftliche Publikationen und wurden zu folgenden Anlässen einer breiten Öffentlichkeit in Form von Vorträgen und Poster-Sessions präsentiert:
· DBU Transferworkshop Biologischer/Biotechnologischer Holzschutz, Kassel, 1998
· Jahrestagungen der International Research Group on Wood Preservation, Kanada 1997, Holland 1998 und Deutschland 1999
· DGfH Holzschutztagung 1998, Rosenheim
· EU-COST Meetings der Action E2 Wood Durability Irland 1997 und Schweiz 1999
· Tag der offenen Tür der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Hamburg, 1999
· Messe LIGNA Hannover 1999.


Fazit

Die Förderung des Projekts durch die DBU ermöglichte für den Innenbereich am Beispiel von Fertigparkett und für den Außenbereich am Beispiel von Dachflächenfenstern die Entwicklung von zeitgemäßen, ökologischen Verfahren zur Vergütung von Holz. Mit der industriellen Umsetzung darf in absehbarer Zeit gerechnet werden. Die geleisteten grundlegenden Arbeiten wurden von der Ludwig Maximilians Universität, München, mit dem Leo-Schörghuber-Preis ausgezeichnet.