Naturlig solafskærmning til trægulve og møbler

For at forhindre, at træ ældes for tidligt, er det vigtigt at beskytte det effektivt mod ultraviolet (UV) stråling. Samtidig ønsker folk at bevare udseendet og fornemmelsen af ​​naturlige træoverflader, men de gennemsigtige beskyttende belægninger, der i øjeblikket er almindeligt kommercielt tilgængelige, indeholder ofte skadelige kemiske forbindelser.

For at undgå at bruge disse stoffer arbejder Fraunhofer Institut for Procesteknik og Emballage IVV og Naturhaus Naturfarben GmbH sammen om at udvikle en formel, der giver træ harmløs, gennemsigtig og 100 % organisk UV-beskyttelse.

Åben arkitektur med glasfacader og store vinduer, der lader naturligt lys strømme ind i boliginteriøret, er meget populært – ligesom ønsket om grønt at leve i harmoni med naturen. Når det kommer til at beskytte indendørs træoverflader, har disse to behov dog været svære at balancere indtil videre.

Uden en belægning kan UV-lys, der spænder fra 330 til 380 nanometer i bølgelængde, interagere med træoverflader, hvilket forårsager misfarvning og beskadigelse gennem en proces kendt som fotooxidation. Men de gennemsigtige beskyttende belægninger, der i øjeblikket er tilgængelige på markedet, indeholder kemiske tilsætningsstoffer såsom benzophenoner, benzotriazoler eller phenyltriazinderivater, som alle er skadelige for folks sundhed.

Et særligt kritisk punkt er, at disse flygtige stoffer kan trænge direkte ind i kroppen via luftvejene, for eksempel under tørreprocessen. Hidtil er alle biobaserede alternativer til at beskytte træ mod ældning på grund af sollys blevet farvet, så de er uigennemsigtige.

Proteiner til binding, planteekstrakter til UV-beskyttelse

Dette førte Fraunhofer IVV og Naturhaus Naturfarben GmbH til ideen om at udvikle en løsning på problemet. Fraunhofer IVV fik til opgave at finde egnede plantebaserede komponenter til en naturlig træfinish, der beskytter materialet mod UV-stråling, mens den stadig efterlader kornet synligt, og begyndte at arbejde på ProTann-projektet i 2021.

Forskerne besluttede at udforske et helt nyt forskningsfelt:"For naturlig binding i belægningssystemer har vi haft stor succes med at bruge proteiner hos Fraunhofer IVV i et stykke tid nu," forklarer Melanie Platzer, en forsker i procesudvikling for Planteråvareafdelingen. "En ting, der var nyt for os, var at kombinere proteiner med sekundære plantebaserede materialer, der tjener som UV-beskyttelse for en vandbaseret finish."

Et af projektets mål var at finde frem til de tværbindinger, der blev skabt mellem proteinerne og sekundære plantebaserede materialer i finishen og i sidste ende sikre, at stofferne dannede en permanent binding.

En udfordrende udviklingsproces

Processen med at udvikle finishen foregik over flere faser. Først testede forskerne deres oprindelige formuleringsidee, som byggede på et tidligere Fraunhofer IVV-projekt, der brugte flere proteiner, såsom ærter og sojaprotein.

Platzer kommenterer:"Vi havde et par afgørende spørgsmål i denne fase. Klæber den producerede belægning til træ? Absorberer den? Og kan den fjernes, så den UV-blokerende effekt kan måles i første omgang?"

Derefter udvalgte projektgruppen to proteiner og tilføjede forskellige sekundære plantebaserede stoffer, der giver god beskyttelse mod UV-stråling. pH-værdien var en udfordring, da træbelægninger skal falde inden for et vist område, så de ikke skader materialet.

Tilsætning af selve planteekstrakterne var også et afgørende punkt for forskerholdet, da det var svært på forhånd at forudse, hvor godt de forskellige ekstrakter ville opløses, om de ville interagere med proteinerne, og hvordan farven på den dannede belægning ville ændre sig. processens forløb.

Hvilken formulering er bedst egnet?

I løbet af den omkring to-årige projektperiode testede forskerne mange kombinationer. De havde også stor succes med at arbejde med blandinger af forskellige sekundære plantebaserede stoffer.

"I sidste ende havde vi en masse gode kandidater til mulige kombinationer af proteiner og tilsætningsstoffer til den UV-beskyttende belægning, så vi var i stand til at sætte fokus på spørgsmålet om, hvilken formulering der giver mest mening i at tænke på produktion - herunder med en øje for lokale indkøb og tilgængelighed af de anvendte råmaterialer," siger Platzer.

"Hvor det er muligt, inddrager vi rester fra landbruget og fødevareindustrien i vores udviklingsarbejde. Det omfatter ting som skræller, der er tilbage fra fremstilling af æblejuice, eller rester fra vinproduktion."

De identificerede muligheder er alle harmløse uden skadelige virkninger på mennesker eller dyr fra direkte kontakt eller indånding af dampe.

Videreudvikling til beskyttelse af træ med mere

Den valgte modelformel er nu under videreudvikling hos Naturhaus Naturfarben GmbH. Målet er at tilpasse sammensætningen, så den kan produceres i stor skala, og i sidste ende komme ind på et nyt marked inden for naturtræbeskyttelsessegmentet. Den vandbaserede formel kan derefter påføres i flere lag, med en anden naturlig finish på toppen som fugemasse, for at give varig beskyttelse af trægulve og møbler.

For at videreudvikle de mange forskningsresultater fra ProTann og udforske deres potentiale har Fraunhofer IVV allerede igangsat et opfølgningsprojekt. De UV-blokerende kombinationer af proteiner og plantestoffer kan også bruges til at overtrække pakker eller i f.eks. hudpleje.

Leveret af Fraunhofer-Gesellschaft