Verven, coatings & wassen

Hout en houtproducten zijn gevoelig voor biologische afbraak wanneer het vochtgehalte te hoog wordt, vooral boven ongeveer 20%. Voor buitentoepassingen zijn maatregelen nodig om voortijdige degradatie te voorkomen. Blootstelling aan weersinvloeden zoals UV-licht en wind heeft ook een negatief effect op de materiaaleigenschappen. Om hout en houtproducten te beschermen tegen vocht, UV-licht of aantasting door micro-organismen dient een laag aangebracht te worden.

Hoewel het merendeel van impregneermiddelen, lakken en coatings op basis van petrochemische producten wordt geproduceerd, kunnen ook biobased grondstoffen heel goed worden ingezet. Enkele geschikt natuurlijke grondstoffen zijn was (wax), schellak, drogende oliën (lijnolie, tung olie), vernis, lak en verf op plantaardige oliebasis. 

Verven & Coatings

Het schilderwerk van een woning wordt vaak beschouwd als de laatste afwerking. Echter, wat vaak over het hoofd wordt gezien, is de aanzienlijke impact die conventionele verfproducten op het milieu hebben. Dit geldt niet alleen voor de productie en het dagelijks gebruik, maar ook voor processen zoals schuren of afbranden. Daarnaast bieden veel synthetische verven onvoldoende doordringing in hout en zijn ze te dampdicht, wat bijdraagt aan houtrot onder de verflagen. Bovendien zorgen conventionele verfproducten voor aanzienlijke schadelijke emissies in gebouwen voor zowel de schilder als de bewoner. Dit kan kan bijdragen aan het zogeheten 'sick building syndroom'.

Gelukkig biedt natuurverf een duurzaam alternatief. natuurverven dringen diep door in de ondergrond, zijn dampopen en sommige varianten op basis van lijnolie zijn zelfs waterafstotend. Bovendien zijn natuurverven vrij van schadelijke emissies. Dankzij eeuwenoude tradities en moderne kennis en technologie zijn natuurverven de afgelopen jaren op professionele wijze doorontwikkeld en bieden een gezond binnenklimaat, wat resulteert in meer wooncomfort en een betere gezondheid.

De verven en lakken die worden gebruikt voor houtbewerking vallen onder de categorie chemische bouwstoffen en worden voor het grootste deel niet uit hernieuwbare grondstoffen geproduceerd. Desondanks vergroten ze aanzienlijk de toepassingsmogelijkheden van houtproducten in de bouw.

Hout en houtproducten worden beschermd tegen beschadiging en slijtage door het aanbrengen van een beschermende verf- of laklaag. Een coating beschermt tegen weer en wind en voorkomt het binnendringen van vocht en aantasting door schimmels of insecten. Een goede coating moet beschermen tegen UV-straling en de mogelijkheid bieden om 'te 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 beschouwd zoals tolueen of terpentine. Lakken zijn oorspronkelijk transparant, waardoor de houtkleur en nervenstructuur zichtbaar blijven, 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 terpentijnbasis (lijnolieverf, langzaam drogend) worden beperkt ingezet.

• Houtvernissen: Doorgaans zijn houtvernissen transparant en glanzend, waardoor de houtnerf zichtbaar blijft. Vernissen op plantaardige oliebasis kunnen succesvol worden toegepast als bescherming voor hout, maar langere droogtijden en meerdere behandelingen maken ze bewerkelijker dan sneldrogende synthetische producten. Deze olievernissen worden gemaakt uit drogende plantaardige oliën zoals tall olie, lijnolie, jojoba olie, maanzaadolie en walnootolie. Dergelijke oliën zijn gevoelig voor oxidatie en kunnen ranzig worden bij blootstelling aan lucht. Vaak worden metaalzoutkatalysatoren (zoals Co, Mn, Fe) toegevoegd aan commerciële producten om de droging te versnellen.
• Terpentine en terpentijn: Terpentine wordt aan lijnolie toegevoegd om vernis te verdunnen. Terpentijn (pineen) wordt uit naaldhout gewonnen door destillatie. Terpentine daarentegen is een nafta-kraakproduct dat wordt gebruikt voor het verdunnen van verven.
• Alkyd en PUR gebaseerde vernissen: Deze gebruiken ook petrochemische oplosmiddelen en bieden goede bescherming. Watergebaseerde middelen resulteren in lagere VOC-emissies, maar ze kunnen zwelling van de vezels veroorzaken, wat leidt tot een ruw oppervlak.
• Nitrocellulose lak (NC): Dit 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. NC-lak wordt gewaardeerd door instrumentmakers en modelbouwers vanwege het positieve effect op de klank van houten instrumenten.
• Alkydverven: Deze verven worden samengesteld uit pigmenten (meestal minerale kleurstoffen) en alkydhars. Alkydhars is een polymeer opgebouwd uit polyolen, gecondenseerd met organische zuren. Emulsies van plantaardige oliën (zoals lijnolie, sojaolie, zonnebloemolie) en een katalysator voor uitharding (metaalzouten zoals Fe, Co, Ca, Zn, Zr, Pb) worden vaak toegevoegd aan de gevormde polyesters.
• Beitsen: In tegenstelling tot verf en vernis dringen beitsen door in het hout, waardoor ze extra bescherming bieden zonder af te bladderen. Beitsen kunnen transparant of dekkend zijn en worden geleverd in verschillende kwaliteiten. Binnenbeits is meestal op basis van waterverdunbare acrylaten, terwijl buitenbeits gebaseerd is op alkydhars en terpentine. Beits geeft een donkere kleur aan het hout.
• Pigmenten: Meestal zijn pigmenten minerale producten zoals oker, omber, titaanwit, sienna, ultramarijn, FeO2, Cr2O3, etc.. Biobased organische pigmenten en kleurstoffen zijn vaak minder kleurecht, zoals purper uit de brandhoornslak, karmijn uit de cochenille schildluis, indigo uit Indigofera tinctoria, wede, meekrap, etc.

Het aandeel biobased componenten in de verf- en lakindustrie is aanzienlijk en bestaat uit plantaardige oliën. Dit aandeel kan echter nog verder worden uitgebreid. Biobased componenten worden aangetroffen in verschillende alkyd bindmiddelen op basis van natuurlijke oliën, waaronder soja, zonnebloem, lijnolie, ricinus, saffloer, tallolie, houtolie, koolzaad, en calendula. Daarnaast worden cellulose derivaten, zoals CMC, toegepast als additief verdikkingsmiddel en glansmiddel. Ook kunnen de oplosmiddelen van biologische oorsprong zijn, zoals ethanol en terpentijn. Hier zijn enkele voorbeelden van producten:

• Latex (watergedragen) muurverf: Hoewel latex muurverf vroeger natuurrubber latex bevatte, wordt het tegenwoordig gemaakt op basis van synthetische bindmiddelen zoals vinyl, acryl, en styreen. Latex verf bevat verder kalk, pigment en vaak ook een schimmelwerend middel.
• Caseïne-kalk muurverf: Op basis van caseïne-kalk is er een muurverf beschikbaar voor zowel binnen als buiten. Deze verf is ademend, vochtregulerend en elektrostatisch neutraal en is verkrijgbaar in veel kleuren.
• Finse kookverf op lijnolie basis: Deze traditionele kookverf op lijnolie basis bevat 'aardpigmenten' zoals oker. Voor sommige formuleringen wordt zetmeel van rogge en/of tarwe toegevoegd als verdikkend bestanddeel.
• Ecoleum: Ecoleum is een transparante beits en een milieuvriendelijk alternatief voor carbolineum voor houtbescherming in buitentoepassingen zoals tuinhout en schuren. Deze beits wordt samengesteld op basis van lijnolie en alkydhars.

Wassen

Wassen of hydrofobeermiddelen, die in de natuur voorkomen als waterafstotende componenten aan het oppervlak van plantaardige cellen, worden ook toegepast als houtbeschermingsmiddelen. Veelal wordt Paraffine wax gebruikt, wat een petroleum gebaseerde was is. Enkele voorbeelden van natuurlijke en plantaardige wassen zijn:

• Bijenwas: Gemaakt uit honingraten en bestaat uit vetzuur-esters en vet-alcoholen. Het vereist herhaalde behandeling en opwrijven om de glans te behouden.
• Schellak: Afkomstig van de lakschildluis (Coccus lacca / Laccifer lacca). Het geeft een gelige kleur en is zeer duurzaam.
• Lanoline: Ook bekend als schapenwolvet, biedt uitstekende bescherming aan leer, metaal, en hout. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het onderhoud van antieke meubels.
• Plantaardige wassen:
• Carnauba palmwas (Copernicia prunifera, Brazilië)
• Candelilla (Euphorbia cerifera, E. antisyphilitica, Mexico)
• Ouricury was (Syagros coronata, Brazilië)
• Japanwas (Rhus vermiciflua)
• Retamowas (Bulnesia retamo, Argentinië)
• Minerale wassen:
• Paraffine: C20-C40 alkanen, zware fractie uit aardolie.
• Montan: Donkerbruine was geëxtraheerd uit lignite kool of turf.
• Ozokerite: Waxstone, een minerale delfstof.
• Ceresine: Een extract uit waxstone.

Daarnaast worden siliconen hydrofobeermiddelen op de markt gebruikt voor het impregneren van poreuze gevels. Deze synthetische anorganische polymeren met synthetisch organische substituenten hebben sterke waterafstotende eigenschappen. Siliconen kunnen ook worden gebruikt voor de bescherming en verduurzaming van hout.

Brandvertragers

Hout wordt soms behandeld met brandvertragers om te voldoen aan veiligheidsnormen in de bouw. Verschillende zouten worden toegepast, waaronder halogenen (fluoride, chloride, bromide), boorzouten, (quaternaire) ammoniumzouten, en fosforverbindingen. Halogenen zijn zeer effectief maar schadelijk voor het milieu en worden daarom niet meer veel gebruikt. Alternatieve vlamvertragers op basis van boorzouten, ammoniumzouten en fosforverbindingen worden vaker toegepast. Waterglas (Na2SiO3) wordt traditioneel gebruikt om hout en textiel brandwerend te maken, en waterglasverven kunnen ook buitengevels behandelen.