So hält beschichtetes Holz besonders lange

Die allgemeine Meinung ist: Wenn man Holz im Außenbereich einsetzt, dann muss man es oft streichen. Warum ist das eigentlich so? Das liegt nicht etwa daran, dass Holz lebt und daher eben Pflege braucht, was auch ein weit verbreitetes Klischee ist. Es liegt vielmehr daran, dass Holz so ein einzigartig schöner Werkstoff ist, den jeder gern in seiner natürlichen Farbe und Struktur sichtbar einsetzen und erhalten möchte. Daher sind transparente Beschichtungen für Holz im Außenbereich seit vielen Jahren sehr gefragt.

Bei Metall, Beton oder Kunststoff möchte man selten den Untergrund sehen, die Beschichtungen sind daher fast immer deckend pigmentiert und entsprechend dauerhafter. Vergleicht man eine beschichtete Holzfassade hinsichtlich der Dauerhaftigkeit beispielsweise mit einer Autokarosserie, dürften nur deckende Beschichtungen miteinander verglichen werden. Eine Lasur oder eine farblose transparente Beschichtung würde auch auf der Autokarosserie weniger dauerhaft sein. So waren abblätternde Decklacke von Metallic-Lackierungen noch vor wenigen Jahren bei Autos ein zu beobachtendes Problem.

Notwendiger Schutz

Alle Materialien, die der direkten Bewitterung ausgesetzt sind, unterliegen Abbauprozessen. Sonnenlicht, Regen, Schnee, Hagel, Frost und viele andere Faktoren beanspruchen abwechselnd die Bauteile. Unter diesen Beanspruchungen werden alle Baumaterialien in unterschiedlicher Geschwindigkeit zerstört. Manche synthetischen Materialien sind zwar wartungsfrei, das bedeutet aber gleichzeitig, dass sie kaum reparierbar sind und ihre Entsorgung am Ende ihrer Lebens- oder Nutzungsdauer meist schwierig ist.

Beschichtete Holzbauteile sind nicht wartungsfrei. Der riesige Vorteil ist aber, dass Holzteile leicht reparierbar sind. Mit deckenden Beschichtungen erreichen Holzbauteile im Außenbereich leicht Wartungsintervalle von mehr als zehn Jahren, also ohne weiteres vergleichbar mit einer Autolackierung. Eindrucksvolle Beispiele dafür sind die Holzfassaden der meisten Häuser in Skandinavien, an denen auch die Gestaltungsmöglichkeiten mit verschiedenen bunten Farben ersichtlich sind. (s. Abb. 1)

Abb. 1

Viele historische Gebäude zeigen, dass man Holzbauteile mit den richtigen Beschichtungen und Wartungsmaßnahmen über Jahrhunderte erhalten kann. Zudem kann Holz als biogener Werkstoff am Ende der Nutzung problemlos entsorgt werden und wächst in unseren Wäldern wieder in ausreichender Menge nach.

Ein geeignetes Beschichtungssystem für Holz im Außenbereich muss für die Holzoberfläche einen ausreichenden Schutz gegen UV-Licht, Feuchtigkeit, Mikroorganismen und physikalische Einflüsse (z. B. Schlagregen) erfüllen, um die Veränderung und den Abbau der Holzsubstanz bei Bewitterung zu verhindern. Auch die Beschichtungssysteme selbst unterliegen jedoch Abbauprozessen, die durch die Einflussfaktoren der Witterung hervorgerufen werden. Im Besonderen sind UV-Licht und Feuchtigkeit schädlich für Bindemittelpolymere von Beschichtungen, und langzeitige Bewitterung führt zu zunehmender Sprödigkeit, Abkreiden, Rissbildung und Abblättern von Beschichtungen.

Das ist auch bei der Autolackierung der Fall. Dimensionsänderungen, Rissbildung und oberflächliche Abbauprozesse des Holzuntergrundes beeinträchtigen ebenfalls die Dauerhaftigkeit einer Beschichtung. Um die Funktionstauglichkeit der Beschichtung zu erhalten und die Lebensdauer zu erhöhen, sind Wartungsmaßnahmen erforderlich.

Kontrolle – Wartung – Renovierung

Beschichtete Oberflächen von Holzbauteilen im Außenbereich bedürfen regelmäßiger Instandhaltungsmaßnahmen. Werden diese durchgeführt, können bewitterte Holzbauteile eine jahrzehntelange Nutzungsdauer aufweisen. Bei der regelmäßigen Inspektion oder Kontrolle ist auf Beschichtungsschäden wie Risse, mechanische Verletzungen, Hagelschlag, Verfärbungen, Abblätterungen oder Bläuebefall, auf Risse und Verfärbungen in Hirnholzbereichen sowie auf Anzeichen von Fäulnis in den Holzbauteilen zu achten. Aufgrund des vorgefundenen Zustandes ist zu entscheiden, ob eine Wartung bzw. eine Renovierung der Beschichtung erforderlich ist oder nicht.

Eine Wartung soll bei regelmäßiger Durchführung die Funktionstauglichkeit der Oberflächen auf Dauer erhalten. Unter einem Wartungsanstrich ist die Instandhaltung der Oberflächenbeschichtung durch Überstreichen zu verstehen. Die Wartung muss in regelmäßigen Intervallen an den noch intakten Oberflächen erfolgen, bevor sichtbare Schäden auftreten (Abb. 2).

Abb. 2

Die Wartungsintervalle sind abhängig von der Art der Oberflächenbehandlung und der Intensität der Bewitterung. Eine Renovierung (Instandsetzung) wird durchgeführt, wenn die Funktionstauglichkeit der Beschichtung nicht mehr gewährleistet und die Oberfläche bereits so weit geschädigt ist, dass eine Wartung nicht mehr ausreicht. Dies erfordert in der Regel ein Abtragen der schadhaften Beschichtung und die Herstellung eines neuen Beschichtungsaufbaues. Holzteile, die Fäulnis aufweisen, sind zu ersetzen.

Der richtige Wartungszeitpunkt

Die Intensität der Bewitterung wird durch die Lage der Oberflächen bestimmt. Die wichtigsten Einflussgrößen sind die geographische Lage und Seehöhe, durch die sich das regionale Klima ergibt, die Himmelsrichtung, die die Wetterseite eines Gebäudes bestimmt, die Oberflächenneigung zur Senkrechten und der bauliche Schutz durch Vordächer oder hervorspringende Bauteile, die vor einer direkten Bewitterung schützen. Dadurch können die Holzoberflächen an ein und demselben Objekt sehr unterschiedlich beansprucht werden.

Im Projekt SERVOWOOD werden an fünf Standorten Bewitterungsstände mit neun unterschiedlichen Expositionsrichtungen eingesetzt, um deren Einfluss auf die Dauerhaftigkeit von Beschichtungen zu erfassen und zu modellieren (Abb. 3).

Abb. 3

Für den Endverbraucher aber auch für Fachleute ist es schwierig, den richtigen Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem ein Wartungsanstrich aufgebracht werden muss. Veränderungen der Oberflächen und beginnende Abwitterungserscheinungen sind Anzeichen für notwendige Maßnahmen, um die Funktion der Beschichtung zu erhalten. Besser ist es, einen Wartungsanstrich früher auszuführen als zu spät. Für die Planung von Wartungsmaßnahmen über die Nutzungsdauer eines Objektes und für schwierig kontrollierbare Objekte können Wartungstabellen herangezogen werden. [1-4] Empfohlene Wartungsintervalle für exponierte Holzfassaden liegen zwischen zwei und drei Jahren bei transparenten Beschichtungen und zwischen acht und zehn Jahren bei deckenden Beschichtungen.

Abb. 4

Grenzzustände

Die Dauerhaftigkeit von Holz-Außenbeschichtungen ist durch das Erreichen von spezifischen Grenzzuständen im Laufe der Bewitterung gekennzeichnet, zu denen der Zustand der Beschichtung entweder nach dem subjektiven Eindruck des Endverbrauchers oder aus technischen Aspekten inakzeptabel wird und daher Maßnahmen getroffen werden müssen, um sie wieder herzustellen. Grüll et al. (2011) [5] haben eine Reihe von Grenzzuständen von Beschichtungssystemen auf Holz im Außenbereich beschrieben, die im Laufe der Zeit aufeinanderfolgend erreicht werden können (Tab. 1).

Grenzzustand	Filmbildende Beschichtungen	Nicht filmbildende Beschichtungen	Zustand der Beschichtung	Veränderungen
L-E	Ästhetisches Limit, optischer Mangel	Ästhetisches Limit, optischer Mangel	nur optische Veränderungen	Glanzveränderung, Farbveränderung, Algenbewuchs
L-D1	Wartungsintervall	Wartungsintervall = Renovierungsintervall	Geringe Schäden, die keine Entfernung der Originalbeschichtung erfordern	Intensive Kreidung, Risse im Beschichtungsfilm (ohne Verfärbungen), Beschichtungsrisse durch Hagel (ohne Verfärbungen), Abblätterungen an einzelnen Stellen (< 5qmm, ohne Verfärbungen um die abgeblätterten Bereiche), Oberflächlicher Bewuchs mit Schimmel- oder Bläuepilzen
L-D2	Renovierungsintervall	Wartungsintervall = Renovierungsintervall	Beschichtungsschäden, die ein Entfernen der Originalbeschichtung erfodern können	Rissbildung, Blasenbildung, Abblätterungen, Hagelschäden, Verfärbungen bei Rissen, tiefergehender Bewuchs mit Schimmel- oder Bläuepilzen
L-D3	Beginnende Holzzerstörung	Beginnende Holzzerstörung		Braunfäulepilze, Weißfäulepilze, holzzerstörende Insekten

Diese Definition wurde auch in die ÖNORM B 3430-1 aufgenommen. Die Veränderungen der Beschichtung können unterschieden werden in jene, die nur das ästhetische Erscheinungsbild der beschichteten Oberfläche beeinflussen, und jene, die die technische Funktion des Beschichtungssystems oder des Holzbauteils beeinträchtigen. Dazu wurden ästhetische Grenzzustände (L-E) und Dauerhaftigkeitsgrenzzustände (L-D) getrennt voneinander definiert. Letztere können in weitere drei Stufen der Dauerhaftigkeit unterschieden werden, wobei sich die Stufen L-D1 und L-D2 auf das Beschichtungssystem beziehen und der Grenzzustand L-D3 durch die Dauerhaftigkeit des beschichteten Untergrundes, d.h. des Holzbauteils selbst, durch den Beginn eines Befalls durch holzzerstörende Organismen gekennzeichnet ist. Letzteres kann durch fachgerechten konstruktiven und chemischen Holzschutz dauerhaft verhindert werden [ÖNORM B 3802-Serie, DIN 68800-Serie, 1, 2, 6, 7].

Das Auftreten dieser Grenzzustände ist durch typische und tolerierbare Schäden gekennzeichnet, die in der letzten Spalte der Tabelle angegeben sind. Die Akzeptanz von optischen Mängeln ist sehr stark vom subjektiven Eindruck der beurteilenden Person abhängig. Das Erreichen ästhetischer Grenzzustände hat aber keine Auswirkung auf die Dauerhaftigkeit der Beschichtung des Holzbauteils. Bei Erreichen der Dauerhaftigkeitsgrenzzustände ist entscheidend, ob bestimmte Arten von Schäden bereits aufgetreten sind und wie weit diese fortgeschritten sind. Abhängig davon kann entschieden werden, ob ein Wartungsanstrich aufgebracht werden kann, eine Renovierung des Beschichtungssystems erforderlich ist oder das Holzteil zu ersetzen bzw. mit bekämpfend wirksamen Verfahren gegen holzzerstörende Organismen zu behandeln ist.

Filmbildende Beschichtungen

Für filmbildende Beschichtungssysteme können für das Wartungsintervall und das Renovierungsintervall zwei getrennte Grenzzustände definiert werden. Geringe Abwitterungserscheinungen, wie in Tab. 1 angegeben, können für einen Wartungsanstrich akzeptiert werden. Entscheidend dafür ist vor allem, dass im Bereich von Rissen und kleinflächigen Abblätterungen noch keine Verfärbungen entstanden sind, die in der Regel eine Feuchteunterwanderung des Beschichtungsfilms in geschädigten Bereichen kennzeichnen. In diesem Fall können die Beschichtungsschäden mit einem Wartungsanstrich verschlossen und weitere Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit der Beschichtungen verhindert bzw. hinausgezögert werden.

Ein oberflächlicher Bewuchs mit Schimmel- oder Bläuepilzen kann durch Anschleifen, Säubern und Überstreichen mit einem Wartungsprodukt beseitigt werden. Wird bei derartigen Schäden auf einen Wartungsanstrich verzichtet, setzt sich die Schädigung der Beschichtung und der Holzoberfläche fort und es wird eine anstrichtechnische Renovierung zur Wiederherstellung eines akzeptablen optischen Erscheinungsbildes und der technischen Funktion der Beschichtung erforderlich. Die Dauerhaftigkeit von filmbildenden Systemen steht in annähernd linearem Zusammenhang mit der Schichtdicke [8] (siehe Abbildungen 2 und 4).
Zu hohe Schichtdicken sind jedoch zu vermeiden, um den Feuchtehaushalt der Holzteile durch eine starke Reduktion der Wasserdampfdurchlässigkeit nicht negativ zu beeinflussen.

Nicht filmbildende Beschichtungen

Nicht filmbildende Beschichtungssysteme zeigen in der Regel eine sehr unterschiedliche Abwitterungscharakteristik im Vergleich zu filmbildenden Beschichtungen, da in diesem Fall das Auftreten von Abblätterungen und unansehnlichen Verfärbungen im Bereich von Verletzungen unwahrscheinlich ist. Abwitterungserscheinungen von nichtfilmbildenden Beschichtungen sind häufig sehr einheitlich und gleichmäßig über die Oberfläche, durch den geringen Feuchteschutz dieser Beschichtungen tritt jedoch eine starke Rissbildung des Holzes in Erscheinung. Aufgrund dieses Verhaltens kann für nichtfilmbildende Beschichtungssysteme keine eindeutige Unterscheidung zwischen einem Wartungs- und einem Renovierungsintervall getroffen werden. Der Wartungsanstrich kann einem Renovierungsanstrich gleichgesetzt werden. Darüber hinaus gestaltet sich die Untergrundvorbehandlung für einen Renovierungsanstrich wesentlich leichter.

Deckend pigmentierte Lacke

Mit deckend pigmentierten Lacken können viele bunte Farbtöne realisiert werden und zudem erreichen diese Beschichtungen die höchste Dauerhaftigkeit, weil sie den Holzuntergrund sehr gut vor Witterungseinflüssen, insbesondere vor schädlichem UV-Licht, schützen. Mit diesen Systemen ist die Witterungsbeständigkeit von beschichtetem Holz ohne weiteres vergleichbar mit Automobillacken.

Bei gehobelten Oberflächen wird die Holzstruktur überdeckt und ist aus der Entfernung betrachtet nicht mehr erkennbar. Eine sinnvolle Alternative bietet aber die Beschichtung von sägerauem Holz mit deckenden Lacken, wodurch die Holzstruktur erkennbar bleibt und ebenfalls eine hohe Dauerhaftigkeit erreicht wird (Abb. 5).

Abb. 5

Sägeraues Holz nimmt sehr viel Beschichtungsstoff auf, der gut mechanisch auf der Oberfläche verankert wird, und aufgrund des sehr unregelmäßigen Beschichtungsfilmes ist ein großflächiges Abblättern nicht möglich. Mit pigmentierten Beschichtungen ist über lange Zeit eine Erhaltung der Farbe möglich. Werden die Oberflächen anstrichtechnisch gewartet oder renoviert, so kann bei deckenden Beschichtungen der Ausgangsfarbton wiederhergestellt werden.

Transparente Beschichtungen

Wegen der einzigartigen Struktur des Holzes werden aber meist transparente Beschichtungen gewünscht, wofür semitransparente Lasuren mit Eisenoxidpigmenten in diversen braunen, roten und gelben Farbtönen zur Verfügung stehen. Nur diese transparenten Pigmente absorbieren ausreichend im kurzwelligen UV-Bereich des Lichtes, um ohne weitere Lichtschutzadditive die Holzoberflächen ausreichend gegen Abbauprozesse zu schützen. Bei Lasuren werden die Oberflächen durch aufeinanderfolgende Wartungsanstriche schrittweise dunkler und können nur mit deckenden Beschichtungen wieder aufgehellt werden.

Für Holz im Außenbereich stehen einzelne farblose Beschichtungssysteme am Markt zur Verfügung, wobei besonders in dieser Produktkategorie nur geprüfte Produkte (zwei Jahre Freilandbewitterung gemäß EN 927-3) angewendet werden sollten. Diese Produkte stellen so etwas wie die „Formel 1“ der Lackformulierung dar und profitieren von denselben Entwicklungen bei Lichtschutzadditiven wie die verbesserten Deckbeschichtungen von metallic-lackierten Autos.

Zusätzlich zum Schutz des Bindemittels der Beschichtung gegen Fotodegradation und Versprödung ist aber auch das Holz gegen UV-Licht zu schützen, denn der Lichteinfluss würde dessen natürliche Polymere schädigen und die Tragfähigkeit des Untergrundes schwächen. Die Witterungsbeständigkeit von farbig pigmentierten Lasuren und deckenden Lacken bleibt von den meisten transparenten Systemen auf Holz noch unerreicht.

Holzarten

Von der Automobilindustrie wurden große Verbesserungen bei der Rostanfälligkeit, z. B. durch die Einführung von verzinkten Karosserien, erreicht. Auch bei beschichteten Holzbauteilen hat der Beschichtungsuntergrund einen entscheidenden Einfluss auf die Dauerhaftigkeit. Bereits die Wahl der Holzart hat große Auswirkungen auf die Dimensionsstabilität und natürliche Dauerhaftigkeit des Holzes. Grobporige Holzarten sind in der Regel schwierig zu beschichten, weil sich an den Poren kein gleichmäßiger Beschichtungsfilm ausbilden kann [9]. Die Jahrringlage beeinflusst ebenfalls stark die Dimensionsstabilität und Rissbildung. Rift- und Halbriftware ist zu bevorzugen.

Modifikationen des Holzes können zu wesentlichen Verbesserungen der Witterungsbeständigkeit führen. So zeigt z.B. acetyliertes Nadelholz sehr gute Eigenschaften als Beschichtungsuntergrund mit geringer Rissbildung und Farbänderung bei verbesserter Dimensionsstabilität (Abb. 6).[10]

Abb. 6

Fazit

Beschichtete Holzbauteile können durch fachgerechte Wartungsmaßnahmen zum richtigen Zeitpunkt mit geringem Aufwand über längere Zeit ansehnlich und funktionstüchtig erhalten werden. Auch anstrichtechnische Renovierungen sind mehrfach möglich, ohne dass die Holzteile ersetzt werden müssen. Eine regelmäßige Kontrolle ist die Voraussetzung, um den richtigen Zeitpunkt für notwendige Wartungsmaßnahmen nicht zu übergehen und eine aufwändigere und kostenintensivere Instandsetzung zu vermeiden. Dadurch können beschichtete Holzteile auch bei direkter Bewitterung lange Zeit ansehnlich und intakt gehalten werden und eine jahrzehntelange Nutzungsdauer ist möglich. Damit halten sie schlussendlich länger als ein Auto, auch wenn wir uns um dieses immer zeit- und kostenintensiv kümmern – im Gegensatz zur Holzfassade.