Furfuryliertes Holz mit Kebony erfolgreich am Markt

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Furfuryliertes Holz mit Kebony erfolgreich am Markt

 

1. Der Entwicklungsprozess

Furfuryliertes Holz mit Kebony erfolgreich am Markt

Insbesondere seit den 1990er Jahre entwickelte sich ein Forschungszweig, der nach alternativen Wegen des Upgrading von Holzprodukten in Bezug auf Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit sucht. Neben der Acetylierung von Holz und der Behandlung mit DMDHEU hat sich die Furfurylierung inzwischen als weiteres Verfahren am Markt etabliert: Furfurylalkohol lässt sich aus Furfural gewinnen, das als Reststoff bei der Herstellung von Zucker anfällt und aus der Bagasse gewonnen werden kann.

Die ersten Versuche, Furfurylalkohol als Agens für die chemische Holzmodifikation einzusetzen, wurden in den 1950er Jahren von Alfred Stamm und Irving Goldstein durchgeführt. Die Modifizierung bewirkte eine deutliche Verbesserung von Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit des Holzes. Allerdings bewirkte der eingesetzte Katalysator Zinkchlorid auch eine Depolymerisation der Zellulose, was sich negativ auf die Festigkeit des Holzes auswirkte. 

In den 1990er Jahren entwickelten Marc Schneider und Mats Westin unabhängig voneinander bessere Katalyse-Verfahren, bei denen zyklische, carboxylierte Anhydride als Katalysatoren zum Einsatz kommen. Diese Verfahren der zweiten Generation beeinträchtigten die Holzeigenschaften nicht negativ. Auf Grundlage dieser Forschungsergebnisse wurde im Jahr 1997 in Norwegen die Firma Kebony gegründet.

Die erste Pilotanlage ging 2003 in Betrieb und seit 2009 werden im Werk in Skien werden pro Jahr 25.000 m³ Holz nach der Kebony Technologie erzeugt. Seit 2011 ist Kebony auch in Deutschland vertreten. Das landesweite Vertriebsteam wird von Marcell Bernhard geleitet, der eng mit dem Vertriebspartner Weltholz zusammenarbeitet. Ab 2018 wird Kebony in Belgien eine zusätzliche Fertigung mit einer Kapazität von ca. 20.000 m³ in Betrieb nehmen.

2. Die Kebony Technologie

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Kebony Holz wird in einem patentierten Verfahren zunächst in Autoklaven mehrere Stunden getränkt, bis eine optimale Durchdringung des Holzes mit dem Furfurylalkohol erreicht ist und danach, je nach Holzart in Hochtemperatur- oder Vakuumtrocknern auf Verwendungsfeuchte gebracht.

Während der Trocknung reagiert das Tränkmittel mit dem Holz. Danach erfolgt der Zuschnitt. So können im Werk Produkte vom Fassadenbrett bis zur Terrassendiele hergestellt werden. Teilweise werden auch bereits fertig zugeschnittene Hölzer nach dem Verfahren behandelt. In Skien werden vor allem nordische Kiefer, Southern Yellow Pine und Radiata Pine    verarbeitet. 

3. Das Produkt

Furfuryliertes Holz mit Kebony erfolgreich am Markt Furfuryliertes Holz mit Kebony erfolgreich am Markt

Kebony bietet seine Produkte unter den Labels „Clear“ (astfrei) und „Character“ (astig) an. Beide Varianten sind FSC®-zertifiziert und tragen das Nordische Ecolabel „Schwan“, dem Pendant zur „Blume“ in der EU. Anwendungsgebiete sind vorwiegend Fassaden und Terrassen, aber es gibt auch Projekte im Bereich Fußböden, Möbel und Industriedesign wie zum Beispiel eine Messerserie von Solingen. Ein spezielles Sortiment bietet Kebony mit furfuryliertem Ahorn, der für Bootsdecks als Ersatz für Teak zum Einsatz kommt.

Seit 2016 ist Kebony in Deutschland von der Gütegemeinschaft Holzfenster auch als Fensterholz empfohlen. Eine bauaufsichtliche Zulassung für Konstruktionen mit über 50 cm Höhe über dem Boden ist ebenfalls genehmigt worden. Wissenschaftlich begleitet wurde und wird Kebony durch das Burkhardt Institut der Georg August Universität Göttingen, Abteilung Holzbiologie und Holzprodukte, das Institut  für Fenstertechnik in Rosenheim, das Thünen Institut in Hamburg, SHR Holzforschung in Wageningen, das SP Technical Research Institute in Schweden sowie das Norsk Treteknisk Institut in Oslo.

4. Die Eigenschaften

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Durch die Behandlung steigen die Rohdichte und damit auch die Härte des Holzes. Während die Biegefestigkeit im Vergleich zum unbehandelten Holz nahezu unverändert bleibt, steigt das Biege-E-Modul an, die Bruchschlagarbeit sinkt. Die kapillare Wasseraufnahme wird deutlich reduziert, das Holz wird weitestgehend hydrophobiert. Daher sinkt die Gleichgewichtsfeuchte auf unter 7%. Die maximale Quellung des trockenen Holzes bis zur Fasersättigung erreicht nur noch etwa 50% der entsprechenden Werte beim unbehandelten Holz.

Die Dauerhaftigkeit des veredelten Holzes erhöht sich auf Klasse 1 beziehungsweise 1-2, je nach verwendeter Ausgangsholzart. Das rührt zum einen von der stark verminderten Holzfeuchte her, die das Wachstum von Mikroorganismen vermindert, und zum anderen von der Blockade der funktionellen Gruppen im Holz durch den Furfurylalkohol. Die Enzyme der holzabbauenden Pilze erkennen das Holz nicht mehr als Substrat. Zudem ist Kebony termitenresistent. 

Kebony lässt sich nach Aussage des Herstellers wie Hartholz verarbeiten. Verarbeiter und Anwender sollten sich bewusst sein, dass es allenfalls optisch noch mit den Ausgangsholzarten vergleichbar ist. Die relativ hohe Dichte des Materials erfordert entsprechend ausgestattete Werkzeuge. Es kann ähnlich wie Eiche oder Robinie bearbeitet werden. 

Speziell für den Fensterbereich wurden verschiedene Leimarten getestet. Die besten Ergebnisse erzielten EPI und PUR-Leime. Für eine die deckende Oberflächenbeschichtung sollten Acryllacke verwendet werden. Die weiteren Anforderungen an die Fertigung von Fensterkanteln aus Kebony-Holz können den Beiblättern 2 und 3 zum Merkblatt HO.06-4 des Verbandes Fenster und Fassade (VFF) entnommen werden. 

Aufgrund seiner guten Umweltverträglichkeit ist Kebony von der europäischen Biozidrichtlinie befreit und kann wie unbehandeltes Holz entsorgt oder recycelt werden. Aufgrund der nachhaltigen Produktkette und seiner sehr guten Umweltverträglichkeit wurde Kebony mittlerweile sechs Mal in die Liste der Global Cleantech 100 aufgenommen und wurde vom World Economic Forum als Tech Pioneer ausgezeichnet. In Deutschland wurde Kebony bereits mit dem Iconic Awards des Rates für Formgebung ausgezeichnet und auf der BAU Messe mit dem Innovationspreis geehrt.

5. Literatur

Lande, Stig; Westin, Mats; Schneider, Marc (2004) Properties of Furfurylated Wood. Scand. J. For. Res., 9 (5): 22–30.

Lande, Stig (2008) Furfurylation of wood - Wood modification by the use of furfuryl alcohol. Dissertation, Norwegian University of Life Sciences, Ås, Norwegen. 

Mantanis, George I. (2017) Chemical Modification of Wood by Acetylation or Furfurylation: A Review of the Present Scaled-up Technologies. BioResources 12 (in press)

Sander, Constantin (2010) Edelholz aus Norwegen. Holz-Zentrabl. 136 (2:) 16 

Sander, Constantin (2016) Kebony expandiert nach Mitteleuropa. Holz-Zentrabl. 142 (49:) 1211

Verband Fenster und Fassade (2016)  Beiblätter 2 und 3 zu Merkblatt HO.06-4 (Holzarten für den Fensterbau – Teil 4: Modifizierte Hölzer) 

Autor

Dr. Constantin Sander ist Diplom-Holzwirt, hat acht Jahre in der Forschung und Entwicklung im Holzbereich gearbeitet und neun Jahre Erfahrung in Marketing und Vertrieb, zuletzt als Marketingleiter. Er betreibt seit 2008 in Heidelberg und Regensburg ein Beratungsbüro.