Vom Baum zum Schaum

Bei Schaumstoffen handelt es sich üblicherweise um Kunststoffe auf petrochemischer Basis. Am Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) entwickelten Forschende nun ein Schaummaterial aus nachwachsenden Rohstoffen: Es besteht zu 100 Prozent aus aus Holz bzw. reinen Holzfasern und ist überdies recycelbar. Die daraus hergestellten Platten sollen ab 2026 als Bau- und Verpackungsmaterial erhältlich sein.

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Von der Pflanze zum Schaum

Als Grundlage für den Schaumstoff dienen Holz und andere Lignocellulosen, etwa von Einjahrespflanzen. Das Material wird zunächst bei hohem Wassergehalt in feine Partikel zermahlen, bis eine Holzfaser-Suspension entsteht. Diese Suspension wird anschließend chemisch oder physikalisch mithilfe von internen oder externen Gasbildnern, etwa Kohlenstoffdioxid, aufgeschäumt. Anschließend härtet die Masse bei hohen Temperaturen aus. Seine Festigkeit erhält der Schaum durch holzeigene Bindungskräfte, sodass keine synthetischen Klebstoffe notwendig sind.

Im Ergebnis entsteht ein leichter Werkstoff mit einer offenporigen Struktur und niedriger Rohdichte. Schäume aus Buchenholz können beispielsweise gezielt in einem Dichtebereich zwischen 50 kg/m³ bis 200 kg/m³ hergestellt werden. Der Werkstoff ist geruchsneutral und lässt sich in Form von Hartschaumplatten oder als elastischer Schaumstoff einfach und bei geringer Staubbildung weiterverarbeiten.

Anwendung als Verpackungs- und Dämmmaterial

Die Holzschäume wurden bereits nach geltenden Dämmstoff-Normen untersucht. Sowohl bei den wärmedämmenden als auch bei den physikalisch-technologischen Eigenschaften erzielten sie erfolgsversprechende Ergebnisse. Je nach Dichte und Material betragen die Druckfestigkeiten bei 10 % Stauchung bis zu 600 kPa. Bei niedrigen Dichten liegt die Wärmeleitfähigkeit bei unter 0,04 W/mK. Somit sind die Werte vergleichbar mit denen von Polystyrol und Holzfaserdämmplatten. Die Dickenquellung nach 24-stündiger Wasserlagerung liegt bei unter 2 %, wobei die Schäume formstabil bleiben. Durch den Einsatz von Hydrophobierungsmitteln lässt sich die Wasseraufnahme auf ca. 1 kg/m² begrenzen.

Das Brandverhalten ähnelt dem von Naturfaserdämmstoffen: Der Schaum brennt und glimmt und die Flamme erlischt zum Teil von selbst. Für den Flammschutz erforderliche Additive lassen sich im Herstellungsprozess einfach mit den Faserstoffen vermischen. Aufgrund seiner offenporigen Struktur weist der Holzschaum eine hohe Schallabsorption auf. Zudem kann er recycelt werden und beispielsweise als Verpackungsmaterial dienen oder über den Altpapiermüll in den Rohstoffkreislauf zurückgelangen.

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Schaumiger Dämmkern

Holzschäume können auch als Kernmaterial für neue hybride Werkstoffe genutzt werden und sind entsprechend für ökologische Leichtbauanwendungen interessant. Kombinieren lassen sich die Schaumplatten mit Decklagen aus Holzwerkstoffen, Metallen, Beton, Kunststoffen und WPC (Wood-Plastic-Composites, zu Deutsch Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffe). Auf diese Weise können hybride Sandwichmaterialien, die sich als Möbelplatte und Fassadenelemente eignen.

Marktreife bis 2026

Die Forschungsarbeit wurde für den Deutschen Rohstoffeffizienzpreis nominiert und gewann sowohl den Interzum-Award Best of the Best als auch den GreenTec-Award in der Kategorie Bauen und Wohnen. Um den Holzschaum in Form eines Plattenwerkstoffes zur Markreife bringen, arbeitet das Fraunhofer WKI mit der Firma Butterweck Holzstoffe zusammen. Das Hauptaugenmerk der Kooperationspartner richtet sich darauf, das Produkt in den industriellen Verarbeitungsprozess zu überführen.

Zukünftig soll das Unternehmen den vom Institut patentierten Werkstoff unter dem Namen Lignew produzieren und vertrieben. Der Bau eines eigenen Produktionswerkes im niedersächsischen Papenburg ist in Vorbereitung und die Auslieferung der ersten Holzschaumplatten ist für 2026 anvisiert. Die Forschenden des Fraunhofer WKI stehen dem Produzenten weiterhin beratend zur Seite.

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