Schiffbau mit nachhaltigen Materialien: Nichtbrennbares Holz für den Innenausbau
Forschende am Fraunhofer WKI haben mit der Patrick Leleu Furnier GmbH eine nichtbrennbare Leichtbauplatte aus nachwachsenden Rohstoffen charakterisiert und entwickelt. Das Material erfüllt die Schiffsnormen für den Brandschutz im Innenausbau von Schiffen. Die Leichtbauplatte ist nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch leichter zu bearbeiten als die herkömmlichen anorganischen Materialien. Sie kann beispielsweise als Kabinenwand verbaut werden.
Das Interesse an der Verwendung von Holz und Holzwerkstoffen als nachhaltige und gut verfügbare Alternative für den Innenausbau in Fahrzeugen wie Autos, Bahnen oder Schiffen steigt. Einem breiteren Einsatz stand bisher oft die Brennbarkeit von Holz entgegen, das im Naturzustand in die Baustoffklasse »normalentflammbar« einzuordnen ist. Für den Innenausbau von Schiffen und Yachten sind nur nichtbrennbare Materialien wie Aluminium oder Schaumglas zugelassen.
Das Ergebnis der Prüfung und Charakterisierung des Materials am Fraunhofer WKI und der Weiterentwicklung bei der Patrick Leleu Furnier GmbH ist ein nichtbrennbares Sperrholz nach dem IMO FTP Code 2010 Part 1. »In unserem Projekt haben wir die Idee verfolgt, einen nachwachsenden Rohstoff wie Holz durch eine innovative Vorbehandlung an die Anforderungen des Brandschutzes anzupassen. Wir konnten ein normalentflammbares Fuma-Sperrholz so ertüchtigen, dass es als nichtbrennbar nach IMO FTP Code 2010 Part 1 klassifiziert werden kann«, berichtet Dr. Torsten Kolb, Projektleiter am Fraunhofer WKI. Mit dem Erreichen des Projektziels kann der Werkstoff im Innenausbau von Kreuzfahrtschiffen und Yachten eingesetzt werden.
Der Vorteil des entwickelten Materials besteht im Einsatz nachhaltiger Rohstoffe anstelle der im Innenausbau von Schiffen üblichen anorganischen Materialien wie Aluminium, Calciumsilikat, Steinwolle und Vermiculit. Die Leichtbauplatte kann, anders als die herkömmlichen Materialien, mit Standardwerkzeugen zum Bohren, Fräsen und/oder Sägen bearbeitet werden.
Der Projektpartner des Fraunhofer WKI, die Firma Patrick Leleu Furnier GmbH, hatte schon vor Projektstart ein Sperrholz aus Fuma in der Dicke von 2 bis 6 mm nach dem IMO FTP Code Part 1 entwickelt, welches als nichtbrennbar zertifiziert wurde. Bekannt war auch, dass im Innenausbau von Yachten und Kreuzfahrtschiffen das nichtbrennbare Blähglas verwendet wird, welches mit einem High Pressure Laminate beschichtet wird.
»Aus diesen beiden Erkenntnissen entstand im Konsortium die Idee, die Blähglasplatte mit mehreren Lagen Furnierholz zu beschichten und trotz des Holzanteils die Nichtbrennbarkeit des Materials zu erreichen. Nach einigen Versuchen mit wasserglasgebundenem Blähglas traten einige Nachteile zutage, wie Inhomogenität sowie eine lange Lagerzeit aufgrund einer hohen Menge an Klebstoff. Gemeinsam haben wir Alternativen gesucht und gefunden«, so Kolb. Die Lösung fanden die Forschenden in einem epoxidgebundenen Blähglas. Von Vorteil war jetzt die größere Homogenität der Platten, sodass die Klebstoffmenge reduziert und die Platte sofort nach der Anlieferung weiterverarbeitet werden konnte. Mit dem 8 mm dicken Blähglas und der Verwendung von Furniersperrholz wurden hybride Platten mit der Dicke von 12,5 mm, 16,5 mm, 18,5 mm und 25 mm als nichtbrennbar nach IMO FTP Code 2010 Part 1 klassifiziert. Dabei ist der Holzanteil größer, je dicker die Platte ist.
Für die Ertüchtigung als nichtbrennbar nach IMO FTP Code 2010 Part 1 war es nötig, das Holz mittels Kesseldruckimprägnierung vorzubehandeln und zu einem Sandwich zu verarbeiten. Neben der Nichtbrennbarkeit wurden auch mechanische Kennwerte ermittelt. Dabei konnte gezeigt werden, dass dieses Material ähnliche Eigenschaften wie das klassische Sperrholz besitzt. Die Emission an flüchtigen organischen Substanzen sowie an Aldehyden und Ketonen ist so gering, dass die Anforderungen an das AgBB-Schema des Umweltbundesamtes erfüllt werden.
Das Holzverbundmaterial könnte sich auch für den Einsatz im Bauwesen eignen. Allerdings muss hier für eine Zulassung bei inhomogenen Materialien jede Komponente einzeln geprüft werden. »Wir möchten in einem Folgeprojekt das Material weiterentwickeln, damit es auch im Hochbau eingesetzt werden kann«, so Kolb.
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm »Zukunft der Wertschöpfung – Forschung zu Produktion, Dienstleistung und Arbeit« gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.
Zum Hintergrund
Nachhaltigkeit durch Nutzung nachwachsender Rohstoffe steht seit 75 Jahren im Fokus des Fraunhofer WKI. Das Institut mit Standorten in Braunschweig, Hannover und Wolfsburg ist spezialisiert auf Verfahrenstechnik, Naturfaser-Verbundkunststoffe, Bindemittel und Beschichtungen, Holz- und Emissionsschutz, Qualitätssicherung von Holzprodukten, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recyclingverfahren sowie den Einsatz von organischen Baustoffen und Holz im Bau. Nahezu alle Verfahren und Werkstoffe, die aus der Forschungstätigkeit hervorgehen, werden industriell genutzt.
Weitere Informationen:
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