Transparenter, ökologischer UV-Schutz für Holzböden mit Proteinen
Damit Holzparkett nicht vorzeitig altert, braucht es einen UV-Schutz, der Optik und Haptik nicht beeinträchtigt. Solche transparenten Lacke enthalten aber oft gesundheitsschädliche chemische Verbindungen. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) hat nun eine Formel für einen unbedenklichen, transparenten und zu 100 Prozent biobasierten UV-Holzschutz entwickelt.
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Die Sonnenstrahlen wärmen die Katze - und können dem Parkettboden zusetzen.
Glasfassaden und grosse Fensterfronten, die viel natürliches Licht ins Haus lassen, erfreuen sich grosser Beliebtheit – ebenso wie ökologisches Wohnen. Geht es um den Schutz von Holzoberflächen im Innenraum, ist es diesen Bedürfnissen gleichzeitig Rechnung zu tragen: Ohne Beschichtung kann UV-Licht der Wellenlängen 330 bis 380 Nanometer auf Holzoberflächen mittels Photooxidation zu Verfärbungen und Schäden verursachen. Aktuell auf dem Markt erhältliche, transparente Schutzlacke enthalten allerdings UV-Blocker aus chemischen Additiven, zum Beispiel Benzophenone, Benzotriazole oder Phenyltriazinderivate, die für die Gesundheit bedenklich sind. Diese flüchtigen Substanzen können über die Atmung direkt in den Körper gelangen, etwa während der Lack trocknet.
Zwar gibt es biobasierte Alternativen zum Schutz von Holz vor der Alterung durch Sonnenlicht; Sie sind laut Fraunhofer Institut farbig und damit lichtundurchlässig. Vor diesem Hintergrund entstand am Fraunhofer IVV in Zusammenarbeit mit der Naturhaus Naturfarben GmbH die Idee, eine Lösung für dieses Problem zu entwickeln.
Mit Proteinen vor der Sonne schützen
Damit begann am Fraunhofer IVV 2021 die Arbeit im Projekt «ProTann». «Zur natürlichen Bindung in Beschichtungssystemen nutzen wir am Fraunhofer IVV schon seit Längerem sehr erfolgreich Proteine», erklärt dazu Melanie Platzer, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Verfahrensentwicklung Pflanzliche Rohstoffe. «Neu für uns war die Kombination mit sekundären Pflanzenstoffen, die als UV-Schutz für einen wasserbasierten Lack dienen sollten.» Eines der Projektziele bestand dementsprechend darin, die entstehende Vernetzung zwischen Proteinen und sekundären Pflanzenstoffen im Lack herauszuarbeiten und dafür zu sorgen, dass sich die beiden Substanzen fest miteinander verbinden. - Mit dem Projekt erschlossen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler laut Medienmitteilung einen komplett neuen Forschungsbereich.
Dazu testete das Forschungsteam zunächst seine erste Formulierungsidee, die auf einem Vorprojekt am Fraunhofer IVV aufbaute, mit mehreren Proteinen, etwa aus Erbsen oder Soja. «Entscheidend für uns war in dieser Phase: Haftet die entstehende Beschichtung auf Holz? Zieht sie ein? Und kann man sie abziehen, damit die UV-blockende Wirkung überhaupt gemessen werden kann», so Platzer. Anschliessend wählte das Projektteam zwei Proteine aus und mischte verschiedene sekundäre Pflanzenstoffe bei, die einen guten Schutz vor UV-Strahlung bieten.
Eine Herausforderung bot unter anderem der pH-Bereich, denn Holzlacke müssen einen bestimmten pH-Wert aufweisen, um das Material zu schonen. Auch die Zugabe der Pflanzenextrakte selbst war ein entscheidender Punkt für das Forschungsteam, da vorab kaum vorherzusehen war, wie gut sich die unterschiedlichen Extrakte lösen, ob sie mit den Proteinen interagieren und wie sich im gesamten Prozess die Färbung der entstehenden Beschichtung verändern würde.
Reste aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie
Während der etwa zweijährigen Projektlaufzeit erprobten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Kombinationen und arbeiteten auch mit Mischungen unterschiedlicher sekundärer Pflanzenstoffe. «Letztlich hatten wir viele Treffer, was mögliche Protein-Additiv-Kombinationen für den UV-Schutzlack anging, und konnten uns der Frage widmen, welche Formulierung sinnvoll ist, wenn man in Richtung Produktion denkt – auch was die Regionalität und Verfügbarkeit der verwendeten Rohstoffe angeht», fasst Platzer zusammen. Wo es möglich sei, beziehe man bei der Entwicklungsarbeit Reste aus der Agrar- und Lebensmittelindustrie mit ein, zum Beispiel Schalen aus der Apfelsaftherstellung oder Trester aus der Weinproduktion. - Unbedenklich sind die gefundenen Optionen allesamt, wie das Fraunhofer Institut mitteilt. Der direkte Kontakt oder das Einatmen schadeten weder Mensch noch Tier.
Aktuell wird die ausgewählte Modellformel bei der Naturhaus Naturfarben GmbH weiter entwickelt. Ziel sei es, die Zusammensetzung so anzupassen, dass sie in grösserem Maßstab hergestellt werden könne, heisst es in der Medienmittilung. In der Anwendung könnte die wasserbasierte Formel dann in mehreren Schichten aufgetragen und mit einem weiteren Naturlack versiegelt werden.
Um die Vielzahl der Forschungsergebnisse aus ProTann weiterzuentwickeln und ihr Potenzial zu erschliessen, wurde am Fraunhofer IVV bereits ein Folgeprojekt angestoßen: Weitere Anwendungsmöglichkeiten der UV-abweisenden Protein-Pflanzenstoff-Kombinationen könnten beispielsweise in der Verpackungsbeschichtung oder auch im Hautschutz liegen. (mgt/mai)
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