Per evitare che il legno invecchi prematuramente, è importante proteggerlo efficacemente dalle radiazioni ultraviolette (UV). Allo stesso tempo, le persone vogliono mantenere l'aspetto e la sensazione al tatto delle superfici in legno naturale, ma i rivestimenti protettivi trasparenti attualmente ampiamente disponibili in commercio contengono spesso composti chimici dannosi.
Per evitare l'uso di queste sostanze, l'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria di processo e l'imballaggio IVV e Naturhaus Naturfarben GmbH stanno lavorando insieme per sviluppare una formula che fornisca una protezione UV innocua, trasparente e organica al 100% per il legno.
L’architettura aperta con facciate in vetro e grandi finestre che lasciano entrare la luce naturale negli interni domestici è molto popolare, proprio come il desiderio di vivere nel verde in armonia con la natura. Quando si tratta di proteggere le superfici in legno interne, tuttavia, finora è stato difficile trovare un equilibrio tra queste due esigenze.
Senza rivestimento, la luce UV con una lunghezza d'onda compresa tra 330 e 380 nanometri può interagire con le superfici del legno, causando scolorimento e danni attraverso un processo noto come fotoossidazione. Ma i rivestimenti protettivi trasparenti attualmente disponibili sul mercato contengono additivi chimici come benzofenoni, benzotriazoli o derivati della feniltriazina, tutti dannosi per la salute delle persone.
Un punto particolarmente critico è che queste sostanze volatili possono entrare nel corpo direttamente attraverso il sistema respiratorio, ad esempio durante il processo di essiccazione. Finora, tutte le alternative a base biologica per proteggere il legno dall'invecchiamento dovuto alla luce solare sono state colorate, quindi sono opache.
Ciò ha portato Fraunhofer IVV e Naturhaus Naturfarben GmbH all'idea di sviluppare una soluzione al problema. Incaricato di trovare componenti di origine vegetale adatti per una finitura in legno naturale che proteggesse il materiale dai raggi UV lasciando comunque visibili le venature, Fraunhofer IVV ha iniziato a lavorare al progetto ProTann nel 2021.
Gli scienziati hanno deciso di esplorare un campo di ricerca completamente nuovo:"Abbiamo ottenuto già da tempo presso il Fraunhofer IVV un grande successo con l'uso delle proteine per il legame naturale nei sistemi di rivestimento", spiega Melanie Platzer, ricercatrice presso il Process Development for Reparto Materie Prime Vegetali. "Una cosa nuova per noi era la combinazione di proteine con materiali secondari di origine vegetale che fungono da protezione UV per una finitura a base d'acqua."
Uno degli obiettivi del progetto era quello di elaborare i legami incrociati creati tra le proteine e i materiali secondari di origine vegetale nella finitura e, in definitiva, garantire che le sostanze formassero un legame permanente.
Il processo di sviluppo della finitura si è svolto in più fasi. Inizialmente, i ricercatori hanno testato la loro idea di formulazione iniziale, che si basava su un precedente progetto Fraunhofer IVV che utilizzava più proteine, come proteine di pisello e di soia.
Platzer commenta:"Durante questa fase ci siamo posti alcune domande cruciali. Il rivestimento prodotto aderisce al legno? Assorbe? Ed è possibile rimuoverlo in modo da poter misurare in primo luogo l'effetto di blocco dei raggi UV?"
Successivamente il team del progetto ha selezionato due proteine e ha aggiunto varie sostanze secondarie di origine vegetale che offrono una buona protezione contro i raggi UV. Il pH rappresentava una sfida, poiché le finiture del legno devono rientrare entro un certo intervallo in modo da non danneggiare il materiale.
Anche l'aggiunta degli estratti vegetali stessi è stata un punto cruciale per il gruppo di ricerca, poiché era difficile prevedere in anticipo quanto bene i vari estratti si sarebbero sciolti, se avrebbero interagito con le proteine e come sarebbe cambiato il colore del rivestimento creato nel tempo. il corso del processo.
Nel corso della durata del progetto, durata circa due anni, gli scienziati hanno testato molte combinazioni. Hanno avuto molto successo anche nel lavorare con miscele di diverse sostanze secondarie di origine vegetale.
"Alla fine, abbiamo avuto molti buoni candidati per possibili combinazioni di proteine e additivi per il rivestimento protettivo UV, quindi siamo stati in grado di concentrarci sulla questione di quale formulazione abbia più senso quando si pensa alla produzione, anche con un attenzione all'approvvigionamento locale e alla disponibilità delle materie prime utilizzate", afferma Platzer.
"Ove possibile, includiamo nel nostro lavoro di sviluppo i residui dell'agricoltura e dell'industria alimentare. Ciò include cose come le bucce rimaste dalla produzione del succo di mela o la vinaccia dalla produzione del vino."
Le opzioni identificate sono tutte innocue, senza effetti nocivi sulla salute di persone o animali derivanti dal contatto diretto o dalla respirazione dei fumi.
La formula del modello selezionata viene ora ulteriormente sviluppata presso la Naturhaus Naturfarben GmbH. L'obiettivo è adattare la composizione in modo che possa essere prodotta su larga scala, attingendo infine a un nuovo mercato nel segmento dei preservanti naturali del legno. La formula a base d'acqua può quindi essere applicata in più strati, con una diversa finitura naturale sopra come sigillante, per fornire una protezione duratura ai pavimenti e ai mobili in legno.
Per sviluppare ulteriormente i numerosi risultati della ricerca di ProTann ed esplorarne il potenziale, Fraunhofer IVV ha già avviato un progetto di follow-up. Le combinazioni di proteine e sostanze vegetali che bloccano i raggi UV potrebbero essere utilizzate, ad esempio, anche per rivestire le confezioni o nella cura della pelle.
Fornito da Fraunhofer-Gesellschaft
