Vuurvertrager

Een nieuw type brandvertrager voor hout lijkt veelbelovend. Maar hoe het precies werkt is nog onduidelijk.

Onderzoekers van het Wageningse Instituut voor Agrotechnologisch Onderzoek (ATO) hebben een serie verbindingen gevonden waarmee hout op een milieuvriendelijke manier brandwerend gemaakt kan worden. Na behandeling met één van deze organische fosforverbindingen neemt het hout bovendien minder makkelijk water op en behoudt het beter zijn oorspronkelijke vorm.

Verder onderzoek in samenwerking met industriële partners moet in de komende vier jaar uitwijzen welke producten het meest geschikt zijn voor toepassing. Daarnaast zal in samenwerking met de Landbouwuniversiteit in Wageningen meer fundamenteel onderzoek worden verricht om beter inzicht te krijgen in de manier waarop de verbindingen werken. Zo moet het volgens Bastiaan van Voorn, projectleider bij het ATO in Wageningen duidelijk worden ``waarom sommige verbindingen het wel doen en andere niet.'' De uitkomsten van de eerste experimenten waren echter zo veelbelovend, dat ook de overheid besloot het project een behoorlijke financiële steun te verlenen.

Op dit moment is er een aantal verschillende stoffen als brandvertrager in gebruik. Van Voorn: ``Het populairst zijn halogeenhoudende organische verbindingen. Die werken uitstekend, maar vormen doordat ze chloor of broom bevatten een behoorlijke belasting voor het milieu. Dat is eens te meer van belang, omdat ze geen verbinding met het hout aangaan, en dus langzaam uitspoelen. Tegelijkertijd verliest het hout daarmee op den duur zijn brandwerende eigenschappen. Dat laatste geldt in mindere mate voor een andere klasse van verbindingen, de ammoniumfosfaten. Deze zouten kunnen in het hout met elkaar reageren tot lange ketens en zijn zo veel moeilijker uit te wassen. Ze trekken echter vocht aan en bevorderen daarmee de rotting van het hout, want vochtig hout vormt een uitstekende voedingsbodem voor allerlei bacteriën en schimmels.''

In oktober 1999 werd daarom begonnen met een voorstudie om te komen tot mogelijke alternatieven. Al heel snel werd een serie organische fosforverbindingen geïdentificeerd, waarmee de eerste proeven zijn gedaan. Van Voorn: ``We wilden de brandvertrager chemisch kunnen koppelen met de van nature in hout aanwezige bestanddelen als (hemi)cellulose of lignine. Al die biologische moleculen bevatten OH-groepen, zijgroepen waarin een zuurstof- en een waterstofatoom met elkaar zijn verbonden. Door de temperatuur een beetje op te voeren kunnen de door ons ontwikkelde fosforverbindingen daarmee reageren.''

De brandvertragers zitten daarmee niet alleen vast in de houtvezels, maar er is ook een ander, misschien wel even belangrijk voordeel: het hout rot veel minder snel. De OH-groepen zijn voor een belangrijk deel verantwoordelijk voor de vochtopname. Van Voorn: ``Door ze dus chemisch uit te schakelen, maken we het hout duurzamer en bovendien beter bestand tegen kromtrekken en krimp.''

Het is nog niet helemaal duidelijk hoe de fosforverbindingen precies werken. Uit proeven blijkt dat er aan het oppervlak veel sneller dan normaal een laagje kool gevormd wordt, de brandvertrager werkt daarbij waarschijnlijk als een soort katalysator. Van Voorn: ``Zo'n koollaag brandt slecht en schermt de brandbaardere delen effectief af. Je kunt het vergelijken met het branden van dunne spaanders. Dat gaat heel snel omdat die de tijd niet krijgen om een beschermende laag te vormen. Een dikke balk brandt daarentegen veel minder goed.'' Naast deze beschermende laag is er waarschijnlijk ook nog een curieus effect als gevolg van de aanwezigheid van stikstofatomen in de fosforverbinding. In een vlam reageren deze tot moleculaire stikstof en dat zorgt voor een inerte atmosfeer rond de brandhaard.

oplossing

Om de verbinding in alle hoeken en gaatjes van een massief stuk hout te krijgen wordt dit eerst in vacuüm blootgesteld aan een waterige oplossing van de brandvertrager, zodat het de vezels ingezogen wordt, om vervolgens onder druk te worden gezet om het oplosmiddel letterlijk de poriën en celwanden in te persen. Tenslotte zorgt een temperatuurbehandeling bij zo'n honderd tot honderdveertig graden Celsius ervoor dat de benodigde chemische reacties kunnen verlopen.

Ook aan het verbeteren van deze methode van impregneren zal in de komende jaren aandacht worden besteed. Daartoe wordt samengewerkt met een aantal industriële partners, onder meer een fabrikant van brandvertragers, en bedrijven die de ontwikkelde technologie in hun producten (deuren, kozijnen, vlaswol, plafondplaten) gaan gebruiken.

Tenslotte wordt er door de Universiteit van Amsterdam gekeken naar de milieubelasting van de nieuwe verbinding, waarbij het hele traject van synthese tot afvoer zal worden meegenomen. Een flink deel van dit hele onderzoeksprogramma wordt gesteund door de ministeries van Economische Zaken, OC&W en VROM in het kader van het EET (Economie Ecologie Technologie) programma. Van Voorn: ``Het zal dus nog wel even duren voor onze verbindingen op de markt komen.''