Hout
Voorbeelden van hernieuwbare bouwmaterialen zijn in de eerst plaats producten op basis van hout en (hout)vezelplaten zoals spaanplaat, hoge dichtheid vezelplaat (volkern HDF), MDF, of multiplex. Timmerhout wordt in de bouw zowel constructief (houtskelet, wanden, vloeren, daken) als in de afwerking (kozijnen, plinten, parket, gevelbekleding, rabat, schroten, koplatten, boeidelen / boeiboord, traptreden, leuningen, etc.) gebruikt. Voor verschillende toepassingen worden verschillende eisen gesteld aan de sterkte, duurzaamheid en uitstraling. Hout is leverbaar in veel verschillende kwaliteiten en prijzen. Een overzicht wordt gegeven in het document ‘Houtwijzer’ van Centrum Hout (2005).
In Nederland wordt jaarlijks ca. 15-16 miljoen m3 rondhout verbruikt waarvan 0.9-1.0 miljoen m3 tropisch hout. Het meeste hout wordt geïmporteerd. Hiervan is 30% gezaagd hout en 15% plaatmateriaal (AVIH, 2011). Het overige deel wordt voornamelijk in de papier en karton industrie verwerkt. In 2011 is er in de bouw in Nederland minder productie en afzet van hout en houtproducten waargenomen (CBS), maar door prijsstijgingen (ca. 2.5%) werd een verhoogde omzet t.o.v. van 2010 genoteerd.
3.1.1 Houtbouwsystemen
Er is een aantal houtbouwsystemen te onderscheiden:
- HSB houtskeletbouw
- CLT cross laminated timber / kruislaaghout
- Traditionele houtbouw (Finnhouse, Finn-logs HufHouse)
- STEKO bouwsysteem
Per houtskelet nieuwbouwwoning wordt ca. 12-15 m3 hout gebruikt. In een standaard woning op basis van gietbouw of prefab beton wordt gewoonlijk niet meer dan 2-3 m3 hout ingezet. Massiefhouten bouw of volhout maakt geen gebruik van metaalverbindingen of lijm, slechts houten borgpennen (deuvels). Holz100TM presenteert dergelijke massiefhouten bouw als zeer duurzaam, comfortabel en veilig (Holz100, 2012). Nur-Holz prefab bouwelementen worden o.a. toegepast in een project van Bouwpuur (2012) in Roosendaal.
3.1.2 Certificering
Van groot belang bij de keuze voor houtbouwsystemen is dat het hout ook duurzaam wordt geproduceerd. Milieukeurmerken voor hout zoals FSC, PEFC (Programme for Endorsement of Forest Certification systems), keurhout etc. worden reeds breed toegepast, zowel voor inlands Europees hout alsook voor geïmporteerd tropisch hardhout, eucalyptus en naaldhout soorten (AVIH, 2011; Milieu Centraal, 2011). In 2006 werd 45% van de import duurzaam geproduceerd (VVHN, 2006) terwijl in 2010 reeds 71% uit duurzaam beheerde bossen afkomstig was. Het streven van de Vereniging van Nederlandse Houtondernemingen (VVNH) is dit aandeel nog verder omhoog te brengen. Meer gebruik van hout in de bouw vraagt om duurzame productie en (controleerbare) keurmerken (Milieu Centraal, 2011). VVNH en de timmerbranche (NBvT) wensen in de komende jaren een impuls te geven aan gebruik van verantwoord hout (= aantoonbaar duurzaam). Doel is het aandeel duurzaam tropisch hardhout te verhogen van nog niet een derde deel van het geïmporteerde hardhout nu naar 50% in 2015 (PBL, 2009).
3.1.3 Houtsoort keuze
De toepassingsmogelijkheden van hout hangen o.a. af van de houtsoort en de omgevingscondities. Overzichten van toepassingsmogelijkheden van diverse soorten hout (duurzaamheidsklasse volgens NEN-EN 350-2) in relatie tot de omgevingscondities (risicoklasse volgens NEN-EN 335-1) en gewenste levensduur (volgens NEN-EN 460) zijn door verschillende partijen verzameld, o.a. door Stichting Probos (2009) en Ingenieursbureau Boorsma. De meest toegepaste houtsoorten in de bouw in Nederland en de meest gangbare tropische hardhoutsoorten zijn op een rij gezet in tabellen 2 en 3.
Tabel 2. Meest toegepaste houtsoorten in de bouw in Nederland (Houtinfo, 2012).
|
Houtsoort
|
Wetenschappelijke naam
|
Duurzaamheids- klasse NEN
|
Dichtheid
kg/m3
|
Toepassingen
|
|
Fijnspar (vuren)
|
Picea abies
|
4
|
460
|
kozijnen, puien, ramen, deuren, trappen vloeren, kasten, bekisting lijstwerk, triplex, spaanplaat
|
|
Grove den (grenen)
|
Pinus sylvestris
|
3/4
|
510
|
kozijnen, ramen, deuren, vloeren, binnen- en buiten betimmering, balkhout, triplex, houtwol, hekpalen
|
|
Lariks
|
Larix sp
|
3
|
590
|
dragende constructies, kozijnen, ramen, gevelbekleding, binnen betimmering, trappen, stutten, daksporen, afrastering
|
|
Western red cedar
|
Thuja plicata
|
2
|
350
|
Buitentoepassingen, palen, plankieren, shingles
|
|
Douglas
|
Pseudotsuga menziessii
|
3/4
|
530
|
Timmerhout, balken, planken, heipalen, multiplex
|
|
Berk
|
Betula sp
|
5
|
670
|
Fineer, multiplex
|
|
Beuk
|
Fagus sylvatica
|
5
|
680-720
|
Voor binnen toepassingen, meubels, dorpels, trappen, parket, gereedschap
|
|
Eik
|
Quercus robur
|
2
|
650-750
|
Constructiehout, houtskelet frames, balken, parket, fineer
|
|
Kastanje (tamme)
|
Castanea sativa
|
2
|
590
|
hekwerk
|
|
Iep
|
Ulmus sp
|
4
|
550-600
|
Meubels,
|
|
Wilg
|
Salix sp
|
5
|
420
|
Vlechtwerk en afscheidingen, fineer
|
|
Populier
|
Populus sp
|
5
|
350-450
|
Pallets, multiplex, papierpulp
|
|
Robinia
|
Robinia pseudoacacia
|
1/2
|
750-950
|
Meubels, vloeren, wanden, hekwerk
|
|
Noten
|
Juglans regia
|
3
|
570-660
|
Meubels, vloeren, fineer
|
|
Eucalyptus
|
Eucalyptus sp
|
1/2
|
620
|
constructie, trappen, hekken, leuningen, parket, tuinhout, plaatmateriaal (multiplex, houtvezelplaat)
|
|
Esdoorn
|
Acer sp
|
5
|
755
|
Timmerhout, mebels, houtsnijwerk, gereedschap
|
|
Es
|
Fraxinus sp
|
5
|
540-710
|
Meubels, fineer, schrijnwerk
|
Tabel 3. Overzicht van meest gangbare tropische hardhoutsoorten (Houtinfo, 2012).
|
Houtsoort handelsnaam
|
Wetenschappelijke naam
|
Duurzaamheids- klasse NEN
|
Dichtheid
kg/m3
|
Toepassingen (Herkomst)
|
|
Acapou
|
Vouacapoua americana
|
|
|
(Midden & Zuid Amerika)
|
|
Angelim de campigna (Macucu de paca)
|
Aldina heterophylla
|
1
|
880
|
Buitentoepassing, vlonders en vloeren, zware meubels (Brazilië)
|
|
Angelim vermelho (Gurupa)
|
Dinizia excelsa
|
1
|
1070
|
Buitentoepassing, vlonders en vloeren, trappen (Brazilië)
|
|
Azobé (Bonkole)
|
Lophira alata
|
1/2
|
|
Buitentoepassing, vlonders en vloeren, trappen, constructief en zware meubels (West Afrika)
|
|
Bangkirai (Meranti) #
|
Shorea spec.div.
|
1/2
|
500-600
|
Sterk constructief timmerhout voor buiten toepassingen en tuinmeubelen. (Zuidoost Azië)
|
|
Bilinga
|
Nauclea diderrichii
|
1
|
|
Buitentoepassing, hekwerk, beschoeiing (W. Afrika)
|
|
Cumaru
|
Dipteryx odorata
|
1
|
910-1060
|
Vloeren, parket, (N. Zuid Amerika)
|
|
Ebben (Ebony) #
|
Diospyros sp
|
|
960-1120
|
Houtbewerking, snijwerk, meubels, muziekinstrumenten (India, Sri Lanka, West Afrika)
|
|
Favinha, Timbauba
|
Enterolobium schomburghi
|
1
|
|
Meubels, boten, vloerdelen, constructie hout, fineer (Brazilië)
|
|
Guariuba, Mururé
|
Clarisa racemosa
|
1
|
1160
|
Tuinmeubels, dekvloeren (Brazilië)
|
|
Ipé
|
Tabebuia sp
|
1
|
850-970
|
meubels, vloerdelen (M en Z Amerika)
|
|
Itauba
|
Mezilaurus sp
|
1
|
960
|
Boten, vloeren (M Amerika tot ZO Brazilië),
|
|
Iroko
|
Milicia excelsa
|
1/2
|
655
|
(Afrikaans teak, bedreigde soort)
|
|
Jarrah
|
Eucalyptus marginata
|
1
|
860
|
Buitentoepassingen, vloeren, constructiehout, fineer (West Australië)
|
# Staan op IUCN rode lijst.
|
Houtsoort handelsnaam
|
Wetenschappelijke naam
|
Duurzaamheids- klasse NEN
|
Dichtheid
kg/m3
|
Toepassingen (Herkomst)
|
|
Jatoba
|
Hymenaea courbaril
|
1
|
710-820
|
Meubels, vloeren, parket decoratie, snijwerk, gereedschap (Caribben, Midden & Zuid Amerika)
|
|
Karri
|
Eucalyptus diversicolor
|
2
|
900
|
Vloeren en aftimmerwerk (Australië)
|
|
Louro gamela
|
Ocotea rubra
|
2
|
640-720
|
Meubels, dekvloer en parket (Brazilië, Suriname, Guyana)
|
|
Louro preto (Imbuya)
|
Ocotea spec.div.
|
1
|
650
|
(Zuid Brazilië)
|
|
Mahonie (Sipo) #
|
Entandrophragma utile
|
2/3
|
650
|
Meubels, fineer (Afrika)
|
|
Massaranduba
|
Manilkara huberi
M. bidentata
|
1/2
|
870-1050
|
Meubels en vloeren (Midden Amerika)
|
|
Merbau
|
Intsia bijuga
|
2
|
1050
|
Vloeren, deuren, kozijnen (Zuid Azië, Pacific)
|
|
Padoek (Narra, Amboyna)
|
Pterocarpus soyauxii
Pterocarpus indica
|
2/3
|
740
|
Fineer, vloeren, meubels, draaiwerk
(Centraal-West Afrika)
|
|
Piquia
|
Caryocar villosum
|
2
|
780
|
Kozijnen en constructiehout (Brazilië)
|
|
Purperhart
|
Peltogyne spec. div.
|
2/3
|
860
|
Meubels, fineer, parket (Midden & Zuid Amerika
|
|
Sucupira amarelo Mandioqueira
|
Ferreirea spectabilis
Bowdichia nitida
Qualea paraenesis
Ruizterania sp
|
2/3
|
980
1010
720
|
Meubels, fineer, vloeren, balkhout, shingles, constructiehout (Brazilië)
|
|
Sucupira vermelho
|
Andira parviflora
|
2
|
630-710
|
Constructiehout, deuren, kozijnen, trappen en gevelbekleding, meubels, fineer (M & Z Amerika)
|
|
Teak
|
Tectona grandis
|
1
|
630-720
|
Meubels, vloeren, timmerhout (Zuidoost Azië, Afrika, Caribben)
|
|
Vitex
|
Vitex cofassus
|
1/2
|
700-800
|
Vloeren, constructiehout (Zuidoost Azië, Papua N Guinea)
|
|
Wengé #
|
Millettia laurentii
|
2
|
750
|
Vloeren, parket, hekwerk, draaiwerk, instrumenten (West-Centraal Afrika)
|
# Staan op IUCN rode lijst.
Houteigenschappen die van belang zijn voor de keuze in een toepassing zijn: fysische en mechanische eigenschappen (zoals dichtheid, hardheid, sterkte en modulus in buig-, druk-, en trekbelasting, krimp- en zwelgedrag); bewerkbaarheid en gebruiksmogelijkheden en beschikbaarheid. Dergelijke info is te vinden op diverse databases, waarop ook andere technische gegevens van hout zijn te vinden .
3.2 Houtverbindingen en verlijmde houtproducten
Houtverbindingen zijn van belang voor het maken van degelijke constructies, omdat hout voor bouwtoepassingen is gebonden aan de maximale lengte en breedte van de boom en omdat hout in de verschillende richtingen ook verschillende sterkte eigenschappen heeft. Door breedte verbindingen (rabat, messing en groef) en lengte verbindingen (vingerlassen) worden houten onderdelen verkregen van gewenste dimensies. Daarnaast zijn er diverse hoek-, kruis- en halfhout-verbindingen bekend in de timmerindustrie, waarmee een grote vormvrijheid kan worden bereikt: pen-gat-, deuvel-, tand- en zwaluwstaartverbindingen, etc. Metalen schroeven, spijkers en bouten zijn welbekend voor bevestiging van houten delen. Daarnaast kunnen ook diverse metalen verbindingsplaten, winkelhaken, hoekankers, balkdragers en strips worden ingezet om een houten constructie samen te stellen. Een andere veel toegepaste mogelijkheid is het verlijmen van houten oppervlakken.
Verlijmde bladen en panelen van massief hout en doorlopende gevingerlaste lamellen worden in verschillende afmetingen door de houtverwerkende industrie geproduceerd. Naast het verlijmen van houten planken of balken worden ook dunne fineerlagen verlijmd. Deze hout(vezel)producten worden meestal verlijmd met synthetische (petrochemische) lijmen zoals Ureum formaldehyde (UF), Phenol formaldehyde (PF), Polyvinylacetaat (PVAc) of isocyanaat-gebaseerde binders. Vanwege verscherpte wetgeving om emissies van schadelijke stoffen te verminderen, komen de formaldehyde gebaseerde producten steeds meer onder druk. Dergelijke schadelijke stoffen worden ook wel volatile organic compounds (VOC) genoemd. De formaldehyde lijmen worden naar verwachting mondiaal uitgefaseerd. Hierbij valt op dat de normen voor binnenshuis toepassing van formaldehyde in de USA en Japan (< 0.03 ppm) aanzienlijk strenger zijn dan in de EU (< 0.13 mg/m3 lucht of < 0.1 ppm).
3.2.1 Fineer
Gefineerd hout is reeds lang toegepast in de meubelmakerij en interieurafwerking om houtoppervlakken af te werken. Vóór de introductie van synthetische lijmen werden beenderlijm of runderbloed als lijm gebruikt. Vanwege de bewerkelijkheid en de huidige strikte regels voor het gebruik van dierlijke producten in de EU zijn deze biobased producten vervangen door synthetische lijmen (UF, PF of PVAc). Fineer is verkrijgbaar op basis van veel verschillende houtsoorten (eik, beuk, mahonie, teak, etc.) en specialiteiten (noten wortel e.a.) en wordt veel gebruikt in de meubelmakerij, meubelrestauratie en interieurafwerking (deuren, kasten, boten, dashboards).
3.2.2 Multiplex
Triplex of multiplex (Plywood) wordt in grote hoeveelheden toegepast in de bouw en meubelindustrie. Deze plaatmaterialen zijn opgebouwd uit drie of meer lagen houtfineer, die kruislings worden verlijmd. Hierdoor ontstaat in alle richtingen een hoge sterkte. De dunne fineerlagen (tot 0.6 mm) worden meestal verkregen door het (machinaal) schillen van rondhout over de lengte van de stam. Het hout voor de toplaag is meestal van betere kwaliteit fineer. Soms wordt ook een (decoratieve) melamine toplaag toegepast voor fabricage van keukenbladen, deuren of kasten. Voor betonbekisting wordt ook vaak multiplex ingezet.
3.2.3 Gelamineerde houtelementen
Innovaties voor bouwen met hout wordt gevonden in de meerlaags verlijmde (gelamineerde) prefab houtelementen waarmee grote overspanningen kunnen worden gerealiseerd. De lijm is gewoonlijk UF, PF of melamine formaldehyde (MF). Vergelijkbaar met multiplex houtfineer producten worden kruislings georiënteerde lagen van planken verlijmd voor dragende vloer- en dakdelen. Gelamineerde vuren of lariks houten balken zijn geschikt voor overspanningen en dragende constructies, die inzetbaar zijn in bijvoorbeeld sporthallen of fabriekshallen.
3.2.4 Prefab elementen en logbouw
HIB-System AG heeft een innovatief prefab bouwblok elementen (HIB) ontwikkeld en onder de merknamen Ökoflex en Ökovario op de markt gebracht voor inpassing in houtskeletbouw dat kan worden gestapeld als bakstenen. Verlijming is hierbij overbodig en installatie van bedrading of leidingen kan worden geïntegreerd in het ontwerp. In Nederland wordt dit systeem door HIB-System Nederland op de markt gebracht. In de UK en de USA wordt een vergelijkbaar modulaire prefab blokken bouwsysteem geproduceerd onder de merknaam STEKO®.
Houtstapelbouw of logbouw wordt momenteel toegepast in verschillende nieuwbouw projecten (Houtbouwprojecten, 2012). Hierbij worden massieve of gelamineerde balken gestapeld tot constructieve wanden welke met verschillende methoden kunnen worden afgewerkt. Deze manier van bouwen zou ook voor zelfbouwen en renovatie geschikt zijn. Finnforest maakt houten I-liggers t.b.v. vloeren, wanden en daken.
3.2.5 Houtlijmen
Alternatieve formaldehyde vrije houtlijmen worden als milieuvriendelijke lijm op de markt aangeboden. Dergelijke lijmen zijn gebaseerd op sojameel maar ook een aandeel chemische cross-linker bevatten. Het gebruik van deze cross-linkers wordt niet breed uitgemeten. Ze zijn veelal op basis van reactieve chemische componenten als epichloorhydrine (C3H5ClO) of isocyanaat (methylene di-isocyanaat MDI; toluene di-isocyanate TDI; hexamethylene di-isocyanate HDI) of acrylaat. Op basis van sojameel en PAE (polyamidoamine epichloorhydrin) is een lijm (Soyad TM) met een goede natsterkte ontwikkeld (Kuo, 2001). In Nederland en de rest van de EU brengt Ashland dit product op de markt onder de naam Purebond®. Acrodur® is een nieuwe “ecologische” lijm van BASF op basis van acrylaat voor de fabricage van vezelcomposieten en thermohardende vormdelen.
De moderne formaldehyde gebaseerde lijmen hebben een lage formaldehyde emissie en de daarmee verlijmde producten voldoen aan de Europese emissiewaarden regelgeving . Fenol-formaldehydelijmen (PF) worden vooral in multiplex en HDF platen toegepast. Ook worden decoratieve papiercoatings met PF geïmpregneerd. Resorcine (Resorcinol formaldhyde hars, RF) wordt ingezet voor vingerlassen en buitentoepassingen (boten). Melamine hars (melamin formaldehyde hars, MF), is een synthetisch thermohardende kunststof (BASF), die voornamelijk wordt toegepast in de (decoratieve) toplaag van houtvezelplaten (MDF, spaanplaat, HDF). Het geeft een water- en brandwerende laag en is hard en krasvast. Dergelijk materiaal wordt ook wel formica genoemd. MUF lijm is een UF houtlijm die door toevoeging van melamine een sterkere en water bestendiger lijm geeft.
Acrylaat lijmen zijn snel drogende lijmen die een goede hechting en sterkte geven. Ze bestaan vaak uit twee componenten: polycarboxyzuren en multifunctionele alcoholen die worden uitgehard met een katalysator of door UV. Cyanoacrylaat is de bekende secondelijm of superlijm.
Epoxy twee-componenten (bisfenol A en epichloorhydrine) lijm is een oplosmiddel vrije lijm die door polymerisatie en vernetting van epoxide op het houtoppervlak de verschillende delen aan elkaar verbindt. Epoxy wordt vaak als reparatielijm toegepast.
Bioadhesives op basis van eiwitten of koolhydraten:
Er is een hele serie biobased lijmen, die niet meer, nog niet of slechts sporadisch in bouwproducten worden toegepast, maar die mogelijk wel geschikt zijn. Huidige toepassingen geven een indicatie van de toepassingsmogelijkheden.
Beenderlijm wordt gemaakt op basis van collageen dat wordt gewonnen uit slachtafval zoals beenderen, huiden en vis. Het is niet watervast en door temperatuur en vochtinwerking reversibel weer los te maken. Het is beschikbaar met verschillende eigenschappen (sterkte, hardheid, droogsnelheid en ‘bloomgetal’). Beenderlijm is geschikt voor het lijmen van hout (fineer) en andere binnen toepassingen. Het wordt nog slechts in beperkte hoeveelheden toegepast, en dan met name voor muziekinstrumentenbouw en de restauratie van meubelen.
Ook van dierlijke oorsprong zijn de caseïne lijmen, die uit koeienmelk wordt gewonnen. Caseïne lijm wordt behalve als etiketteerlijm ook gebruikt om kleurstoffen te binden en decoraties op pleisterkalk aan te brengen.
Plantaardige eiwitlijmen zijn bijvoorbeeld sojalijm die in de USA als formaldehydevrij product op de markt is voor multiplex en OSB (Frihart, 2010). Ook gluten eiwit heeft goede lijm eigenschappen, maar wordt niet op commerciële schaal in de bouw toegepast als lijm.
Zetmeellijmen (stijfsel) worden uit aardappel, tarwe, maïs of rijst geproduceerd. Aardappel dextrine wordt bijvoorbeeld toegepast voor papier & karton. Hiermee kunnen papier schuimen, isolatie platen of ook vezel non-wovens worden geproduceerd die in bouwtoepassingen inzetbaar zijn.
Voor vergelijkbare toepassingen, maar met name als behangplaksel en papierlijm, komen ook cellulose derivaten in aanmerking: zoals Methyl cellulose lijm (MC), methylhydroxyethyl cellulose (MHEC), carboxymethylcellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC); hydroxypropylcellulose (HPC). Ieder derivaat heeft zijn typische toepassing om papier of cellulose vezels te verstevigen, te binden of hydrofoob te maken.
Andere koolhydraat gebaseerde lijmen zijn gebaseerd op chitosan (uit garnalen), of plantaardige gom zoals Arabische gom. Deze hars van Acacia senegal e a. geeft een watergevoelige lijm en is bekend als verdikkingsmedium in waterverf.
Furaan hars
Als hernieuwbare lijm en milieuvriendelijker vervanger van fenolformaldehyde hars is ook furaan hars uitstekend inzetbaar als houtlijm. De beschikbaarheid van furaanhars op de markt is echter (nog) beperkt.
3.3 Geïmpregneerd hout en coatings
Hout en houtproducten zijn gevoelig voor biologische afbraak als het vochtgehalte te hoog (> ca. 20%) wordt, waardoor met name voor buitentoepassingen maatregelen nodig zijn om voortijdige degradatie te voorkomen (Probos, 2009). Daarnaast hebben blootstelling aan weersinvloeden zoals uv-licht en wind ook een negatief effect op de materiaaleigenschappen.
Als bescherming van hout en houtproducten tegen vocht, uv-licht of aantasting door micro-organismen (schimmels) wordt vaak een waterafstotende, ondoordringbare laag aangebracht. Het grootste aandeel van deze impregneermiddelen, lakken en coatings worden geproduceerd op basis van petrochemische producten, maar ook biobased grondstoffen zijn inzetbaar. Natuurlijke houtbeschermingsmiddelen zijn was (wax), schellak, drogende oliën (lijnolie, tung olie), vernis, lak en verf (op plantaardige oliebasis).
Voor de bestrijding van zwammen op hout en vezels in buitentoepassingen wordt sinds het verbod op creosoot (steenkoolteer) en Wolman zouten met name boorzuur houdende oplossingen populair .
3.3.1 Verven en Houtcoating
De verven en lakken die worden gebruikt voor hout bewerking vallen onder de categorie chemische bouwstoffen en worden voor het overgrote deel niet uit hernieuwbare grondstoffen geproduceerd. Niettemin vergroten ze de toepassingsmogelijkheden van houtproducten in de bouw aanzienlijk.
Hout en houtproducten worden tegen beschadiging en slijtage beschermd door het aanbrengen van een beschermende verf- of laklaag. Een coating beschermt tegen weer en wind en verhindert het binnendringen van vocht en aantasting door schimmels of insecten. Een goede coating moet beschermen tegen uv-straling en kunnen ‘ademen’ om ophoping van vocht te voorkomen. Deze verven worden meestal geproduceerd op basis van alkyd en/of acrylaat.
De meeste coatings worden aangebracht met behulp van organische oplosmiddelen, die als schadelijk voor de gezondheid worden bestempeld (bijv. tolueen, terpentine) (FNV Bouw, 2009). Lakken zijn oorspronkelijk transparant, waardoor de houtkleur en nervenstructuur zichtbaar blijft, en geven een dekkende laag die niet doordringt in het hout. Verven zijn niet transparant en bestaan hoofdzakelijk uit pigmenten, bindmiddelen en vulmiddelen, die meestal zijn verdund in een vluchtig oplosmiddel. Ook wordt een drogingsmiddel of siccatief toegepast. De begrippen lak en verf worden tegenwoordig vaak door elkaar gebruikt. Lakverven worden gefabriceerd op waterbasis (acrylverf) of terpentinebasis (alkydverf). Verven op thinnerbasis (epoxyverf, celluloselak) en terpentijn basis (lijnolieverf, langzaam drogend) worden beperkt ingezet.
Houtvernissen zijn doorgaans transparant en glanzend, waardoor de houtnerf zichtbaar blijft. Vernissen op plantaardige oliebasis kunnen succesvol als bescherming van hout worden toegepast, maar langere droogtijden en meerdere behandelingen maken het bewerkelijker dan de sneldrogende synthetische producten. Deze olievernissen worden gefabriceerd uit drogende plantaardige oliën zoals tall olie, lijnolie, jojoba olie, maanzaadolie, walnootolie, etc. Dergelijke oliën zijn gevoelig voor oxidatie en kunnen daardoor aan de lucht ranzig worden. Er worden in commerciële producten vaak metaalzout katalysatoren aan toegevoegd (Co, Mn, Fe), die de droging versnellen.
Terpentijn wordt aan lijnolie toegevoegd, waardoor vernis verdund wordt. Terpentijn (pineen) wordt uit naaldhout gewonnen door destillatie. Terpentine daarentegen is een nafta kraakproduct dat ook wordt gebruikt voor het verdunnen van verven.
Alkyd en PUR gebaseerde vernissen gebruiken eveneens petrochemische oplosmiddelen en geven een goede bescherming. Water-gebaseerde middelen geven minder VOC emissies maar kunnen zwelling van de vezels veroorzaken waardoor een ruw oppervlak ontstaat.
Nitrocellulose lak (NC) is een cellulose derivaat dat nog beperkt wordt geproduceerd (vanwege vervuiling tijdens de productie en vergeling van het gelakte hout). Deze verspuitbare lak is transparant en geeft een goede glans maar is niet erg hard. Door instrumentmakers en modelbouwers is NC gewild voor de bescherming van houten instrumenten, vanwege het positieve effect op de klank.
Alkydverven worden samengesteld uit een pigment (meestal minerale kleurstoffen) en alkydhars. Dit is een polymeer dat is opgebouwd uit polyolen, die zijn gecondenseerd met organische zuren. Aan de gevormde polyesters worden veelal emulsies van plantaardige oliën toegevoegd (lijnolie, sojaolie, zonnebloemolie) en een katalysator voor de uitharding (metaalzouten zoals Fe, Co, Ca, Zn, Zr, Pb).
Beitsen en dringt in tegenstelling tot verf en vernis door in het hout en geeft daardoor een extra bescherming. Beits zal daardoor niet afbladderen. Beitsen kunnen transparant of dekkend zijn en worden geleverd in uiteenlopende kwaliteiten. Binnenbeits is veelal op basis van waterverdunbare acrylaten. Buitenbeits is op basis van alkydhars en een oplosmiddel als terpentine. Beits geeft een donkere kleur aan het hout.
Pigmenten zijn meestal minerale producten zoals oker, omber, titaanwit, sienna, ultramarijn, FeO2, Cr2O3, etc. Biobased organische pigmenten en kleurstoffen zijn vaak minder kleurecht (bijvoorbeeld purper uit brandhoornslak, karmijn uit cochenille schildluis, indigo uit Indigofera tinctoria , wede, meekrap, etc.).
Het aandeel bio-based componenten in de verf- en lakken sector is aanzienlijk (plantaardige oliën), maar zou nog kunnen worden uitgebreid. Deze componenten worden terug gevonden in de verschillende alkyd bindmiddelen op basis van natuurlijke olie (soja, zonnebloem, lijnolie, ricinus, saffloer, tallolie, houtolie, koolzaad, calendula). Ook worden cellulose derivaten (zoals CMC) toegepast als additief verdikkingsmiddel, glansmiddel. Daarnaast kunnen de oplosmiddelen van biologische oorsprong zijn (ethanol, terpentijn). Enkele voorbeelden van producten:
- Latex (watergedragen) muurverf bevatte vroeger natuurrubber latex, maar wordt tegenwoordig meestal gemaakt op basis van synthetische bindmiddelen (vinyl, acryl, styreen). Latex verf bevat verder kalk en pigment en vaak ook een schimmelwerend middel.
- Op basis van caseïne-kalk is een muurverf beschikbaar voor binnen en buiten. Deze verf is beschikbaar in 45 kleuren en is ademend, vochtregulerend en electrostatisch neutraal (Calcatex).
- Finse kookverf op lijnolie basis met ‘aardpigmenten’ (oker) is een traditionele kookverf. Voor sommige formuleringen wordt zetmeel van rogge en/of tarwe meegekookt als verdikkend bestanddeel.
- Wohlfühlfarbe is een waterverdunbare witte dispersieverf op natuurharsbasis voor binnen toepassing op minerale ondergrond (pleisters, gips).
- Ecoleum is een transparante beits, een milieuvriendelijke carbolineum vervanger voor houtbescherming voor ruwhout in buitentoepassingen tuinhout, schuren etc. Deze beits wordt op basis van lijnolie en alkydhars samengesteld.
- Van Wijhe Verf (Wijzonol) en ook Dreisol ontwikkelen beschermende coatings en lakken met betere milieuprestaties (reductie VOC emissies, oplosmiddelvrije lakken, uv hardende lakken). Deze zijn vooralsnog voornamelijk op petrochemische basis met uitzondering van het aandeel plantaardige oliën die in veel alkydharsen worden verwerkt.
3.3.2 Hydrofobeermiddelen (Wassen)
Wassen komen in de natuur voor als de waterafstotende componenten die aan het oppervlak van plantaardige cellen een barrière vormen. Natuurlijke wassen worden ook door verschillende insecten uitgescheiden: bijenwas, schellak, Chinese schildluis was.
Informatie over de oorsprong en samenstelling van de toegepaste wassen als houtbeschermingsmiddel is beperkt voorhanden. Veelal wordt Paraffine wax toegepast, dit is een petroleum gebaseerde was (Russell, 2006).
Bijenwas wordt uit de honingraten gemaakt en is opgebouwd uit vetzuur-esters en vet-alcoholen. Bijenwas vereist herhaalde behandeling en opwrijven om de glans te behouden.
Schellak is afkomstig van de lakschildluis (Coccus lacca / Laccifer lacca), het geeft een gelige kleur en is erg duurzaam.
Lanoline, of schapenwolvet, geeft een uitstekende bescherming aan leer, metaal en ook hout. Behalve voor onderhoud van antieke meubels wordt het slechts beperkt toegepast.
Enkele voorbeelden van plantaardige wassen, die commercieel worden gewonnen, en voor impregnatie van hout gebruikt kunnen worden, zijn:
- Carnauba palm was (Copernicia prunifera, Brazilië),
- Candelilla (Euphorbia cerifera, E. antisyphilitica, Mexico),
- Ouricury was gewonnen uit de vederpalm (Syagros coronata, Brazilië)
- Japan was (Rhus vermiciflua)
- Retamo was (Bulnesia retamo, Argentinië)
Er zijn een aantal minerale wassen (koolwaterstoffen) te gebruiken als hydrofoberingsmiddel van hout:
- Paraffine, C20-C40 alkanen, zware fractie uit aardolie
- Montan, donkerbruine was geëxtraheerd uit lignite kool of turf,
- Ozokerite, waxstone ook bekend als wassteen of mijnsteen. Dit is een minerale delfstof
- Ceresine, is een extract uit waxstone
Voor het impregneren van poreuze gevels zijn siliconen hydrofobeermiddelen op de markt. Dit zijn synthetische anorganische polymeren met synthetisch organische substituenten die sterk water afstotende eigenschappen bezitten (bijv polydimethylsiloxaan = siliconen rubber). Dergelijke siliconen kunnen ook hout een goede bescherming en verduurzaming geven.
3.3.3 Brandvertragers
Vanwege de brandbaarheid van hout en andere hernieuwbare grondstoffen worden deze materialen soms behandeld om te kunnen voldoen aan de strengste veiligheidsnormen die in de bouw gelden [NEN 6068] (Centrum Hout, 2007b). Ter bescherming tegen brand en brandvoortplanting wordt hout geïmpregneerd met brandvertragers.
De methoden om hout en houtproducten brandvertragend te maken zijn gericht op het vertragen van de vlamvorming en het voorkomen van uitbreiding van de brand. Hiervoor worden verschillende zouten toegepast die kunnen reageren met de brandbare gassen die bij hoge temperatuur (> 250 oC) vrijkomen. Halogenen (fluoride, chloride, bromide) zijn zeer effectief, maar schadelijk voor het milieu en daarom worden deze niet meer ingezet voor deze toepassing. Meestal is geen of zeer beperkte informatie te vinden over de toegepaste brandvertragende middelen, die meestal wel de claim hebben vrij van halogenen te zijn. Alternatieve vlamvertragers die vaak worden toegepast als impregneer middel voor hout zijn op basis van boorzouten, (quaternaire) ammonium zouten, en fosforverbindingen.
Waterglas (Na2SiO3) wordt vanouds gebruikt om hout en textiel brandwerend te maken en ook om poreuze wanden vochtwerend te maken. Keim Soldalan is bijvoorbeeld een op waterglas gebaseerde muurverf. Met waterglasverven kunnen ook buitengevels worden behandeld.
3.4 Gemodificeerd hout
Om hout te verduurzamen kan het een milde thermische behandeling worden gegeven (150-200 oC). Hierdoor worden voor schimmels en bacteriën makkelijk toegankelijke koolhydraten omgezet en onverteerbaar gemaakt en wordt het materiaal tegelijkertijd meer waterafstotend.
ThermoWood ® en Plato hout ® zijn naaldhout (vuren) producten die door een thermische behandeling zijn verduurzaamd en daardoor breder inzetbaar zijn, o.a. voor buitentoepassingen als gevelbekleding, hekwerk of schuren.
Acyleren of veresteren van hout heeft het effect dat het behandelde materiaal geen water meer opneemt en dat het door hout afbrekende micro-organismen niet meer wordt herkend.
Accoya wood geeft (naald)hout een behandeling met azijnzuuranhydride, waardoor het materiaal waterafstotend wordt en betere dimensiestabiliteit vertoont.
Waxwood ® is een voorbeeld van een waterwerend houtproduct op basis van inheemse houtsoorten die bij verhoogde temperatuur met was zijn geïmpregneerd. Het product is geschikt voor buitentoepassing.
Koolteer werd vroeger in de scheepsbouw toegepast. Door middel van pyrolyse van hout onder zuurstofvrije omstandigheden wordt een reactieve zwarte koolteer olie verkregen (bio-olie) waarmee hout verlijmd, gehydrofobeerd en verduurzaamd kan worden.
Impregneren van hout met hernieuwbare producten zoals pyrolyse olie, lignine (restproduct uit de papierproductie) en furaan-harsen heeft een uitstekend verduurzamend effect, met name op goedkopere en lichtere houtsoorten zoals populier en wilg of naaldhout.
NIOO gebouw (Van Plato-website)
Project De Vergert, Duiven (van Plato website)