En osynlig beläggning som kan "brandsäkra" trä har uppfunnits av forskare vid Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore).

Med masstillverkat timmer som växer i popularitet i byggbranschen, är en av de största utmaningarna för trä dess brännbarhet. Obehandlat trä eller timmer kan lätt brinna och brännas.

Till exempel, i den stora branden i London 1666, brändes en stor del av centrala London ner eftersom timmer utgjorde en stor del i byggandet av byggnader. Idag är de flesta byggnader byggda med en kombination av stål, betong och glas, som alla är relativt mindre känsliga för brand.

Under det senaste decenniet har masskonstruerat virke blivit populärt på grund av lägre kostnader och snabbare konstruktion, vilket ger produktivitetsökningar på upp till 35 procent. Om virket avverkas från hållbart skötta skogar har det också ett lägre koldioxidavtryck jämfört med stål- eller betongbyggnader.

Nuvarande praxis för att skydda insidan av träbyggnader från bränder kräver användning av brandhämmande paneler (vanligtvis gips- och magnesiaskivor) eller så måste virket beläggas med färgliknande brandhämmande beläggningar, som båda döljer det naturliga träet timmerkorn.

Som jämförelse kan den nya osynliga beläggningen som utvecklats av NTU göra att träets naturliga skönhet lyser och ändå kan ge en flambarriär när den "aktiveras" av eld.

Uppfunnen av ett team ledd av docent Aravind Dasari från NTU School of Materials Science and Engineering, denna brandsäkra beläggning är bara 0,075 millimeter tjock och är mycket transparent, vilket gör den osynlig för blotta ögat.

När den värms upp av en het låga sker en serie komplexa kemiska reaktioner, vilket gör att beläggningen blir en kol som expanderar till mer än 30 gånger sin ursprungliga tjocklek. Denna kol förhindrar elden från att förbränna veden under, vilket visas i ett ackrediterat labbtest.

"De flesta trä- eller träpaneler har bara en genomskinlig beläggning som skyddar dem från fukt, väderkorrosion, termiter eller skadedjur och är inte konstruerade för att tåla hög värme. Sålunda kan virke fortfarande brinna väldigt snabbt, särskilt om det är oskyddat", förklarade han. Assoc Prof Dasari, expert på brandhämmande material.

"I vår beläggning använde vi teknologi för att låsa vissa föreningar och interagera med hartset. De kommer aktivt att delta i de kemiska reaktionerna på ett systematiskt sätt när de utsätts för hög värme, vilket leder till bildandet av kol. Denna kolning var konstruerad för att vara extremt värmebeständig, isolerar träet under från den höga värmen."

NTU:s vicepresident (innovation och entreprenörskap) Professor Louis Phee, beskrev denna innovation som ett revolutionerande steg framåt för träbyggnadsindustrin.

"Med utnyttjande av NTU:s styrkor inom materialvetenskap och ingenjörskonst är detta ett exempel på hur grundforskning kan översättas till kommersiella tillämpningar med hög effekt, givet att den osynliga beläggningen förbättrar både säkerhet och estetik i träkonstruktion med få eller inga nackdelar," Prof. sa Phee.

"Innovationer som denna är vad NTU kan erbjuda till branschaktörer som är angelägna om att arbeta med oss ​​för att licensiera, kommersialisera och anpassa teknologier som kan användas för att skapa unika produkter som säkerställer konkurrenskraft för Singapore på den globala marknaden."

NTU-teamet för nu licensförhandlingar med olika företag. Venturer Timberwork undersöker aktivt användningen av denna innovativa beläggning för att skydda sina masskonstruerade träelement i ett av deras pågående projekt.

Att stärka konstruerat virkes motståndskraft mot brand är avgörande för att utöka användningen av denna teknik i mer av den byggda miljön, säger Kevin Hill, Venturers VD.

"På Venturer, liksom andra intressenter inom massträkonstruktionssektorn, tror vi att fler nya projekt kommer att titta på att använda denna nya beläggningsteknik om brandmotståndet kan förbättras. Det har potential att minska kostnaderna och beroendet av andra dyrare lösningar, t.ex. som att använda tjockare virke för att öka förkolningsskikten, eller genom att kapsla in virket med eldbrädor, vilket förnekar skönheten i denna hållbara och produktiva byggnadsteknik."

Denna nya beläggning förväntas vara efterfrågad av byggindustrin, eftersom träbyggnader måste uppfylla specifika brandregler för byggnader som fastställts av tillsynsmyndigheter.

There are only a few products that can provide both transparency and fire retardance that are available in the market. Products which claim to have both properties currently are either extremely prohibitive in cost or are unable to pass international standards required for industrial use.

In industry-standard tests, such as the Single Burning Item tests conducted at a third-party accreditation laboratory, the made-in-NTU coating achieved the highest class possible. When exposed to a high-temperature flame, the coating generated very little smoke and is able to prevent the flames from spreading.

When the char is scraped off, the wood underneath is still intact, proving the efficiency of the coating to protect the wood.

This is important as in a case of a fire, construction materials need to be fire retardant and relatively smoke-free to allow for the safe evacuation of occupants in a building.

The global fire-resistant coating industry is also expected to grow to US$1.06 billion market by 2029 in a recent report by Exactitude Consultancy. + Utforska vidare

Eco-glue can replace harmful adhesives in wood construction