Brandsäkert trä

Svenska forskare har utvecklat en teknik som gör att papper och byggnadsmaterial av trä inte kan fatta eld. Hemligheten är att skapa en barriär på nanonivå som stänger ute luftens syre.

Doktoranden Oruç Köklükaya sätter eld på en bit papper som han satt fast i klämmor i dragskåpet. På några sekunder har det förvandlats till aska. Han sätter dit ett nytt papper och tänder på, men den här gången sprider sig inte lågan. Efter en kort stund dör den ut. – Pappret förkolnas, men brinner inte, trots att det består av träfibrer, säger Oruç Köklükaya och försvinner i väg för att hämta fler provbitar som han och forskarkollegorna utvecklat på labbet på institutionen för fiber- och polymerteknologi på Kungliga tekniska högskolan i Stockholm. Han kommer tillbaka med små vita stavar som närmast liknar skumplast. Även dessa består av cellulosa och har förkolnade sidor efter att forskarna försökt sätta eld på dem utan att lyckas.

– Det är enastående vad man kan göra med cellulosa, säger Lars Wågberg, professor i fiberteknologi på KTH, som har lett det femåriga forskningsprojektet Fire foam i samarbete med Stockholms universitet. Projektet, som nyligen avslutats, har haft som mål att utveckla lätta, miljövänliga och brandtåliga material med bland annat cellulosa som bas.

Pappret och stavarna är några av resultaten. Hemligheten ligger i nya sätt att fästa olika ämnen vid cellulosafibrer. Vid upphettning hindrar de sedan syret från att tränga in till fibern, samtidigt som brännbara gaser inte kan komma ut.

– Det är också möjligt att skapa värmeisolerande material om man väljer rätt komponenter, säger Lars Wågberg.

På bilder tagna i svepelektronmikroskop syns hur ytbeläggningen bildat ett skyddande skal som på nanonivå hindrat elden från att sprida sig vidare.

Till skillnad från många av dagens flamskyddsmedel är ämnena som forskarna fäster på cellulosan inte farliga för hälsan. En annan fördel är att de brandtåliga skummaterialen inte smälter och droppar på samma sätt som många plaster.

För att få ett starkt och formbart material har forskarna använt sig av så kallad nanocellulosa som består av små, korta fibrer (fibriller). Materialet är starkt, lätt och förnybart och kan bilda såväl tunna genomskinliga filmer som olika skummaterial. En viktig del av projektet har gått ut på att utveckla nya sätt att ytbehandla och processa nanocellulosa.

För att tillverka det brandsäkra skummaterialat har nanocellulosan till exempel först behandlats kemiskt för att behålla sin form. Sedan har fibrillerna belagts med brandskyddsmaterialet genom upprepade bad och filtreringar. Slutligen har materialet frystorkats.

Enligt Lars Wågberg, med ett förflutet på skogskoncernen SCA, skulle tillverkningen gå att skala upp så att till exempel isoleringsmaterial i byggindustrin i framtiden skulle kunna bestå av brandsäker cellulosa.

Även pappret har provtillverkats i en liten pappersmaskin i samarbete med ett mindre forskningsbolag.

Inom ramen för projektet har också trä gjorts brandtåligt. I det fallet rör det sig om en skyddande, genomskinlig hinna av nanocellulosa och lerpartiklar som utvecklats av Lars Berglund, professor i trä och träkompositer vid KTH. Trä som belagts med den skyddande hinnan står emot bränder cirka fyra gånger längre än obehandlat trä.