Biogebaseerde polyurethaanlakken: volwaardige alternatieven

Aannemers zien vandaag heel wat biogebaseerde coatings (verven, lakken en beitsen) op de markt verschijnen. In tegenstelling tot de klassieke petrochemische producten bestaande uit aardoliepolymeren, worden deze deels of volledig vervaardigd op basis van polymeren afgeleid uit biomassa. De ambitie van de meeste fabrikanten bestaat erin biogebaseerde varianten te ontwikkelen die qua verwerkbaarheid, prestaties en productieproces zo dicht mogelijk aansluiten bij de traditionele tegenhangers (zie Buildwise-artikel 2024/06.05).

Binnen het lopende onderzoek ‘UP-Plastics’ namen we de proef op de som. We onderzochten de samenstelling, verwerkbaarheid en prestaties van commercieel beschikbare biogebaseerde en petrochemische parket- en houtlakken (binnenschrijnwerk, zoals deuren) op basis van een watergedragen polyurethaanbindmiddel (PU).

Samenstelling

De globale samenstelling (aandeel bindmiddel, solvent en vulstoffen/pigmenten) vertoont zowel voor de parket- als voor de houtlakken veel gelijkenissen tussen de biogebaseerde en petrochemische varianten. Bij de petrochemische parketlakken vinden we wel een aantal producten met een hoger oplosmiddelgehalte (> 10 %), wat niet het geval is bij de biogebaseerde versies. De chemische aard van de gebruikte PU-bindmiddelen blijkt ook gelijkaardig te zijn voor beide productsoorten. In alle onderzochte gevallen gaat het om alifatisch polyurethaan met een relatief goede uv-bestendigheid. We treffen ook zowel pure als (acrylaat- en/of alkyde)gemodificeerde PU-bindmiddelen aan. In de biogebaseerde parketlakken kwamen iets vaker pure formuleringen voor, terwijl bij houtlakken geen duidelijk verschil waargenomen werd.

Het aandeel hernieuwbare grondstoffen bedraagt 20 tot 30 % voor de onderzochte parketlakken en tot 45 % voor de houtlakken (gehalte aan organische koolstof volgens de C14-methode, zie Buildwise-artikel 2024/06.05).

Eigenschappen

De verwerkbaarheid van de lakken werd beoordeeld op basis van viscositeit, minimale filmvormingstemperatuur (MFFT) en droogtijd. De analyses tonen aan dat de biogebaseerde producten geschikt zijn voor het beoogde gebruik, namelijk parket en hout in binnentoepassingen. Bij de parketlakken vertonen de biogebaseerde versies een lagere schuifverdunning (‘shear-thinning’). Ze vloeien goed uit bij het rollen of uitstrijken, maar blijven daarna vrij vloeibaar. Hierdoor is de maximale laagdikte beperkter, wat in de praktijk betekent dat er vaker een extra laag nodig is om de gewenste droge filmdikte te bereiken.

Prestaties

Voor de beoordeling van de prestaties werd er gekeken naar de slijtweerstand, de flexibiliteit en rekeigenschappen en de chemische weerstand en uv-bestendigheid. De resultaten bevestigen dat de biogebaseerde lakken net zo performant zijn als de petrochemische (zie tabel A).

Slijtweerstand

De tweecomponentproducten presteren merkbaar beter dan de eencomponentvarianten (zie ook TV 269, § 3.7.3). Tussen de biogebaseerde en petrochemische eencomponentlakken werden geen significante verschillen vastgesteld. De enige geteste biogebaseerde tweecomponentparketlak scoorde zelfs bijzonder goed.

Flexibiliteit en rekeigenschappen

Bij parketlakken worden de biogebaseerde versies gekenmerkt door een hoge vervormbaarheid en een behoorlijke treksterkte, wat resulteert in taai-elastische films. Dit maakt hen uitermate geschikt voor toepassing op een houten parketvloer.

Bij de petrochemische lakken is er een duidelijk verschil tussen de producten op basis van een zuiver PU-bindmiddel die ook taai-elastisch zijn en deze met een gemodificeerd PU-bindmiddel die een meer bros karakter en een beperktere vervormbaarheid hebben. Dit verhoogt het risico op scheurvorming wanneer de houten ondergrond aanzienlijk werkt. Bij houtlakken liggen de rekeigenschappen dicht bij elkaar. We merken wel op dat een biogebaseerde alkydegemodificeerde variant de minste vervorming en een iets minder elastisch karakter vertoont.

De samenstelling van het bindmiddel (zuiver PU of acrylaat- of alkydegemodificeerde variant) lijkt dus een grote invloed te hebben op de flexibiliteit van de coatings.

Chemische weerstand en uv-bestendigheid

De chemische weerstand en uv-bestendigheid van de onderzochte biogebaseerde parketlakken zijn over de hele lijn uitstekend. De biogebaseerde houtlakken zijn ook zeer uv-bestendig. Bij de producten met gemodificeerde PU-bindmiddelen treedt er echter wel een lichte verkleuring op na blootstelling aan stoffen zoals koffie, wijn, olie, azijn en oplosmiddel.

Bij de petrochemische lakken zijn de resultaten gelijkaardig: de meeste producten scoren zeer goed, al vertonen sommige gemodificeerde PU-formuleringen eveneens een lichte verkleuring na versnelde uv-veroudering of contact met vlekvormende stoffen.

De chemische samenstelling van het bindmiddel lijkt dus belangrijker dan de oorsprong van de grondstoffen.