Verbundvorhaben: Förderung der sicheren und erweiterten Verwendung von Holzprodukten in Gebäuden des Gesundheitswesens durch Entwicklung von antimikrobiellen Oberflächen, Hygienekonzepten und Richtlinien (Wood for Health)

Abstract

Übergreifendes Ziel von WOODforHEALTH war, die sichere und verstärkte Verwendung von Holzprodukten durch die Entwicklung von antimikrobiellen Oberflächen und Hygienekonzepten zu fördern. Auf deutscher Seite wurden die wichtigsten Ergebnisse im Projekt bei der Entwicklung von neuen antimikrobiell aktiven Bindemitteln und daraus hervorgehenden filmbildenden Beschichtungssystemen für antimikrobielle Holzoberflächen erzielt. Zuarbeit wurde für alle weiteren Arbeitspakete geleistet. AURO wirkte bei der Erstellung einer Lebenszyklusanalyse (LCA) mit.

Ein Screening verschiedener antimikrobieller Wirkstoffe und im Projekt hergestellter Bindemittel gegenüber den drei Bakterienstämmen S. aureus, P. aeruginosa und E. coli führte zu einer ersten Auswahl der Materialien. Es zeigten sowohl einige anorganische Substanzen (Zinkoxid und ionisches Silber) als auch pflanzliche, ätherische Öle und daraus abgeleitete Reinstoffe (Carvacrol), sowie aminhaltige Verbindungen wie Chitosan (primäres Amin) und QUATmethacrylat (quartäres Amin) gute Effekte. Zudem wurden auch bei konventionellen Substanzen wie Propiconazol, Benzalkoniumchlorid hohe bis sehr hohe antimikrobielle Effekte beobachtet. Lediglich Titandioxid und modifiziertes Carvacrol (Carvacrolmethacrylat) zeigten bei keinem der drei Bakterienstämme einen Effekt. Die Wirkstoffe ließen sich gut in wässrige Lacksysteme einarbeiten.

Funktionelle Monomere, die als Grundstoff bereits eine antimikrobielle Wirkung entfalteten, wurden synthetisch in das Polymergerüst der Bindemittel eingebaut. Diese Strategie wurde anhand polyesterbasierter Polyurethandispersionen und mittels Emulsionspolymerisation hergestellter Polyacrylate untersucht. Als antimikrobielle Substanzen wurden für die Acrylatemulsion methacrylierte Wirkstoffe wie QUATmethacrylat und Carvacrolmethacrylat verwendet. Für die Herstellung von antimikrobiellen Polyurethandispersionen wurden Wirkstoffe wie das Biopolymer Chitosan, N-Methyldiethanolamin (tertiäres Amin und kationischer Emulgator) und QUATmethacrylat verwendet. Zur Einarbeitung von Chitosan und der Testung des antimikrobiellen Effekts wurden kationische stabiliserte PUDs mittels N-Methyldiethanolamin als Emulgator hergestellt. Zudem wurden kationische PUDs auf Basis von itaconsäurehaltigen Polyestern hergestellt und Chitosan mittels Michael-Addition sowie QUATmethacrylat mittels UV-initiierter Vernetzung an die Doppelbindungen der Itaconsäurebausteine der Polymerkette angebunden. Nur die Polyurethandispersionen und Acrylatdispersionen welche chemisch gebundenes QUATmethacrylat enthielten, zeigten einen antimikrobiellen Effekt.

Die experimentellen Arbeiten zur Entwicklung neuer antimikrobieller Materialien wurden durch die Erstellung eines Leitfadens zur Verwendung von Holz in Gebäuden mit erhöhten hygienischen Anforderungen ergänzt. Dieser Leitfaden gibt Architekten und Bauherren eine Hilfestellung bei der Verwendung von sichtbar verbautem Holz und soll somit das Bauen mit Holz fördern.