Wollen wir uns in der Wirkweise natürlicher Zubereitungen zurechtfinden:

1. Eindringen in die Oberschicht des Holzes und der Schutz vom Inneren aus…

Das Holz hat unterschiedlich große Holzzellen, d. h. es baut sich aus vielen Bauziegel-Steinchen. Die Holzzellen haben die Form langer schmalen Röhrchen aus natürlichen Polymeren, Zellstoff und Lignin. Im Durchschnitt haben beträgt der Holzzelldurchmesser ca. 10-50µm, aber einige Holzzellen können bis auf 100µm dick sein. Die Holzzellenlänge beläuft sich von Millimeterteilen bis auf mehrere Millimeter, jedoch können einige Holzzellen bis auf mehrere Zentimeter dick sein. Im Holz gibt es auch besonders große Zellen d. h. die Gefäße, die als Leitkanäle funktionieren. Diese Gefäße haben den Durchmesser bis auf 0,5 mm und die Länge von 10 cm bis auf 3 Meter.

Sehen Sie sich die stark vergrößerte Fotoaufnahme des Holzes an, um eigene Vorstellung über dieses poröse und unikale Material zu gewinnen! Der Holzwerkstoff erfordert besonderes Herangehen bei Verarbeitung, so dass sich die Holzbehandlung von Bearbeitung nicht poröser Werkstoffe stark unterscheidet

Das Holz besteht aus gestreckten Zellen

Die Holzzellen sind hohl, sie haben die Wände aus dem Zellstoff, und sie sind mit Lignin als natürlicher Klebstoff (Verbundmittel) zusammengeklebt.

In natürlichen Zubereitungen bestehen Öle und Harze aus Molekülen, die hundert- und tausendmal kleiner im Vergleich mit Molekülen synthetischer Polymere sind. Gerade demnach dringen natürliche Zubereitungen leicht in die Holzzellen ein, und sie bedecken Holzzellwände, was mit Polymeren (etwa Acryl-Imprägnierungen) und Oligomeren (etwa Alkyd-Imprägnierungen) fast immer nicht passiert, weil diese in die Holzzelle nicht eindringen können, und bleiben nur an der Oberfläche, siehe Abbildung:

Das Öl polymerisiert sich beim Abtrocknen zusammen mit Naturharz, und so armieren sich Zellwände der Holzoberschicht mit festem Polymer, was die Holzoberschicht enorm verfestigt.Aus diesem Grund (Abbildungen) ist ein synthetischer Anstrich mit dem Holz nur schwach verbunden, während der Naturanstrich verwächst sich mit dem Holz sehr fest, so dass er praktisch unabtrennbar von der Holzoberfläche bleibt, wobei das Holz zusätzlichen Verschleiß-Widerstand erwirbt.

Offen gesagt muss man hier erwähnen, dass einige Akryldispersionen – also das in Wasser dispergierte synthetische Polymer – und insbesondere tiefeindringende Dispersionen die Teilchengröße bis auf 0,1 µm und sogar bis 0,05 µm (50 nm) haben, wodurch sie tief in die Holzzelle eindringen können. Aber auch in diesem Fall haben wir vor allem mit Teilchen des fertigen und für Feuchtigkeitsdämpfe nur wenig durchlässigen Polymers zu tun, und in die zweite Linie ist das allerdings ein synthetisches Polymer, dessen Einwirkung auf menschliche Gesundheit immer noch Bedenken erweckt.

2. …wobei sich an der Oberfläche elastischer «atmender» Anstrich bildet.

Trifft Wasser an die Oberfläche, passiert Folgendes (Abbildung):

Unbearbeitetes Holz. Das Wasser kommt auf die Holzoberfläche und wird dort schnell über Holzporen / Holzzellen aufgenommen.

Wie aus der Abbildung ersichtlich, saugt das unbearbeitete Holz die Feuchtigkeit wie ein Schwamm wegen der Kapillaraufnahme und sehr guter Benetzbarkeit der Holzzellen.

Das mit natürlichen Zubereitungen bearbeitete Holz saugt kein Wasser mehr, weil sich die Zellwände mit Wasser gar nicht benetzen lassen. Damit das Wasser in Holzporen eindringen kann, muss in diesem Fall großer Wasserdruck angewendet werden.

Wassertropfen auf der mit natürlicher Zubereitung bearbeiteten Holzoberfläche. Das Flüssigwasser kann in die Holztiefe nicht eindringen. Es bleibt auf der Holzzelloberfläche, weil die Zellwände mit der darauf aufgetragenen Zubereitung über wasserabweisende Eigenschaften verfügen.

Auf diese Weise erzielt sich die Wirkung wie beim “Lotuseffekt”, wo das Wasser die Blätter wegen der kleinsten Härchen nicht benetzt, die Härchen leiten das ganze Wasser vom Blatt ab. Seihen Sie sich dazu folgende Abbildung an:

Aufbau eines Lotusblatts. Ein Wassertropfen kann die Wachs-Mikrokristalle auf Mikrozellenspitzen nicht benetzten.

Fotoaufnahme eines Lotusblatts. Auf Blattoberfläche gibt es bewegliche Wasserkügelchen.

Wie aus Abbildungen ersichtlich, ist die Mikrostruktur des mit einer natürlichen Zubereitung bearbeiteten Holzes mit Mikrostruktur eines Lotusblatts praktisch identisch.

Bei Bearbeitung mit konventionellen Polymer-Zubereitungen benetzt sich das Holz auch nicht, weil sich auf der Oberfläche undurchlässige Folie bildet, die die Holzporen blockiert.

Wassertropfen auf der Holzoberfläche, die mit synthetischer Zubereitung bearbeitet wurde. Das Wasser kann durch Anstrichfolie nicht eindringen.

Und so verhält sich das mit unterschiedlichen Zubereitungen bearbeitete Holz mit Wasserdämpfen, welche in der Luft immer vorhanden sind:

Die natürliche Zubereitung, die auf Grundlage von Ölen und Harzen gefertigt wurde, dringt in die Poren ein, wo sie dünnen Film bildet. Der so erhaltene Film hat geringe Dicke, und dank diesem Umstand, aber auch dank einer kleinen Zubereitung-Moleküllänge bleibt dieser Film sogar nach Austrocknung und Polymerisation für die Luft und Wasserdämpfe (siehe Pfeile) durchlässig. Aber den wichtigsten Beitrag in Durchlässigkeit für Luft und Dämpfe (siehe Pfeile) leisten die Holzzelldicke, und die Oberfläche der tiefliegenden Holzzellen, die mit keinem Film bedeckt sind. Dadurch bleibt die ganze Holzdicke für Feuchtigkeitsaustausch zugänglich, weil Naturzubereitungen keine oberflächliche und tiefliegende Holzellen (Holzporen) blockieren (Abbildung).

Die Wasserdämpfe (blaue Pfeile) dringen frei durch die Holzoberfläche, die mit natürlichem Produkt bearbeitet wurde.

Bei synthetischen Zubereitung bildet sich undurchlässige Folie, wie vor allem aus langen Polymermolekülen entsteht, welche meist viel größer im Vergleich mit Holzzellen sind, so dass sich am Eingang der Holzzellen die nicht atmende durchgehend glatte Folie und kein poröser und atmender Film bildet. Diese synthetische Folie ist kontinuierlich dicht, sie bleibt für Luft und Wasserdämpfe undurchlässig. Aus diesem Grund können weder die Luft noch Wasserdämpfe, in die Holzzellen einzudringen (Abbildung).

Die Wasserdämpfe (blaue Pfeile) können in das mit dem synthetischen Produkt bearbeitete Holz nicht eindringen, so dass das Holz seine Fähigkeit “zu atmen” verliert.

Warum ist denn so wichtig, damit das bearbeitete Holz die Wasserdämpfe ebenso gut wie auch unbearbeitetes Holz aufsaugen kann? Denn nur dann bleibt ein der besten Vorteile des Holzes erhalten, und zwar seine Fähigkeit, im Raum einen normalen Feuchtigkeitsstand zu unterhalten. Das Holz dient hier als Akkumulator der Feuchtigkeit, weswegen im Raum immer Komfortmikroklima ohne erhöhte Feuchtigkeit oder Trockenheit herrscht. Diese wichtige Eigenschaft verliert das Holz, das mit synthetischen Folien- Präparaten bearbeitet wurde.

Die Holzzellen sind hohl, sie sind mit Luft und Wasserdämpfen gefüllt. Schrumpfen sich die Holzgrößen wegen Kälteeinwirkung oder einer reduzierten Luftfeuchtigkeit, so versuchen die im Holz befindlichen Wasserdämpfe, das Holz zu verlassen. Auch das Holz, das mit synthetischen Folien-Präparaten bearbeitet wurde kann Wasserdämpfe aufnehmen, insbesondere dann, wenn die Bearbeitung nicht hermetisch von allen Seiten erfolgte, oder falls Anstrichschäden vorliegen. Bei Änderung der Umgebungsverhältnisse passiert die Feuchtigkeitsausscheidung schnell und unabwendbar. So verhält sich dieser Vorgang bei unterschiedlichen Holzanstrichen:

Über die Holzoberfläche, die mit natürlichem Produkt bearbeitet wurde, scheiden die Wasserdämpfe frei ungehindert nach außen aus, denn die Holzporen (Holzzellen) offen geblieben sind, und die Bedeckung der Holzzellwände ist für Wasserdämpfe durchlässig, weil keine langen Polymermoleküle vorhanden sind.

Wasserdämpfe, die auf die Oberfläche der mit synthetischem Produkt bearbeiteten Holzoberfläche ausscheiden, blähen den Anstrich auf (Blasenbildung), der Anstrich platzt sich. Das könnte man dadurch erläutern, dass synthetische Polymer-Folien für Wasserdämpfe und Luft undurchlässig sind, und dass diese Filme mit der Holzoberfläche nur wenig verbunden sind, weil die Polymer-Folie nicht in die Holzoberschicht eindringt.

Das Holz mit natürlichen Anstrichen verhält sich anders, weil sich hier Wasserdämpfe frei und ungehindert ausschieden können. Wird das Holz mit synthetischen Folien-Präparaten bearbeitet, zerstört sich dagegen synthetisches Anstrich und dann mit der Zeit selbst das Holz nach und nach, weil sich auf die Nutzungsdauer die Ganzheit synthetischer Anstich-Folie ruiniert (s. Abbildungen). Natürlich ist diese Zerstörung des synthetischen Folienanstrichs kein einmaliger Vorgang, passiert das aber regelmäßig im Laufe von 2-3 Jahren, so sind deutliche Risse und Abblätterung-Erscheinungen – insbesondere im Außenbereich unter freiem Himmel – mit unbewaffnetem Auge zu beobachten.

Der Grund dieser Verhaltensunterschiede zwischen natürlichen und synthetischen Produkten liegt in sehr unterschiedlichen Molekülen-Größen, was sich auch durch unterschiedliche Viskositäten begründen lässt. Bei natürlichen Produkten sind die Moleküle klein und die Zähigkeit gering (Öle, Harze und Wachse), so dass dieses Material leicht in die Holzzellen eindringen kann. Die Polymer-Ketten synthetischer Produkte sind zu lang, die Viskosität ist auch relativ hoch, weswegen dieses Material – sogar in starker Verdünnung – in die Holzzellen nicht eindringen kann, sondern nur Holzporen fest blockiert.

3. Auch natürliche Zubereitungen bilden den Oberflächenfilm.

Wie bei synthetischen Produkten können auch Naturprodukte den Oberflächenfilm bilden, um die Holzzellen zu verschließen. Trotzdem weist natürlicher Film folgende wichtige Besonderheiten im Vergleich mit der Folie synthetischer Produkte auf:

I). Ob ein Film vorhanden oder nicht ist, das hängt von jeweiliger Rezeptur, sowie von der Menge und Methode des Auftrags ab. Meist dringen die Natur-Produkte, die – auch mit erhöhter Zähigkeit – in mehrere Schichten aufgetragen wurden, nicht nur in die Holzzellen ein, sondern sie bilden einen Oberflächenfilm, der die Holzzellen verschließt.

II). Zum Unterscheid von synthetischen Polymeren weist natürlicher Öl- und Harz-Film erforderliche Porosität auf, und bleibt durchlässig für Wasserdämpfe, weil ein Natur-Auftrag keine langen Polymermoleküle enthält, und weil sich die Dampfdurchlässigkeit des Holzes mit filmbildender natürlichen Zubereitungen nur ganz unerheblich ändert. Je dicker sich aber der Film bildet, desto weniger er durchlässig ist. So ist die Luft- und Dampfdurchlässigkeit beim Glanzlack mehrmals geringer im Vergleich mit Durchlässigkeit des Anstrichs aus Lasuren, Ölen oder Wachsen.

III. Der Naturfilm ist sehr elastisch, und er zerstört sich bei naturgemäßen Änderungen der Holzgrößen nicht. Viel weniger elastisch ist jedoch synthetische Anstrich-Folie, die sich leicht platzt. Auch bei Einwirkung der Wasserdämpfe zerstört sich synthetische Folie, diesen Vorgang haben wir bereits oben umfangreich beschrieben.

Ein natürliches Produkt wird mit Überschuss aufgetragen, dieser Überschuss bildet den Film auf der Holzoberfläche. Sogar nach endgültiger Durchtrocknung bilden sich im natürlichen Öl- und Harzfilm keine zu langen Polymer-Moleküle (die Polymer-Bindungen werden hier schematisch mit Strichen gezeigt). Aus diesem Grund bleibt Naturfilm für Wasserdämpfe durchlässig, diese Dämpfe (blaue Pfeile) können ungehindert frei ins Holz eindringen und daraus ausschieden. Das Flüssigwasser dringt durch Naturanstrichfilm nicht ein.

Die geringe Filmdicke und kleine Molekülen-Großen der Komponenten eines Naturproduktes ermöglichen es sogar nach Abtrocknen und Polymerisieren, unveränderte Durchlässigkeit für Luft und Wasserdämpfe zu erreichen.

Auf diese Weise behalten natürliche Zubereitungen die Fähigkeit des Holzes zum Feuchtigkeitsaustausch im Vollumfang; dabei platzen sich natürliche Anstriche nicht und sie schützen das Holz über viele Jahre hindurch. Hier liegt deren Globalvorteil vor synthetischen Folien-Produkten.

4. Das Naturwachs verstärkt die schmutz- und feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften natürlicher Produkte, wobei sich deren Luft- und Dampfdurchlässigkeit steigern lässt.

Besondere Schutzeigenschaften zusammen mit hohem wasser- und schmutzabweisendem Vermögen verleihen dem Naturprodukt die Naturwachse.

Wollen wir die Wirkung natürlicher Wachse umfangreicher besprechen. Der Baum scheidet wachsartige Substanzen Kutin und Suberin aus, um eigene Zellen gegen Schädlingen- Angriffe und vor Wasser zu schützen. Diese Substanzen bilden sich in der Zeit, wenn die Verholzung jüngerer Baumzellen erfolgt. Kutin und Suberin sammeln sich dann in Holzzellwänden an, wobei sie die Zellen schützen, und konservieren. Bei Holzbearbeitung zerstören sich oberflächliche Zellwände, wodurch die Holzsicherheit drastisch fällt.

Das Carnaubawachs wird aus Blättern der Carnaubapalme geerntet. Dieses Wachs befindet sich auf der Blattoberfläche, es schützt die Blätter vor tropischen Regenschauern und tropischer UV-Bestrahlung, ohne dabei die Blätteratmung zu verhindern. Ohne Wachs, das die Carnaubapalme ausscheidet, wird die Palme umkommen.

Naturwachse verwendet die Menschheit seit langem für Veredelung und Schutz von Holzoberflächen. Ebenso wie Öle und Harzen sind Wachse keine Polymere, sondern die Substanzen, welche zum Unterschied von Polymeren kleine Moleküle haben. Naturwachse sind dadurch unikal, dass sie gewaltig ausgeprägte wasserabweisende Eigenschaften aufweisen, die stärker als wasserabweisende Eigenschaften der Öle und Harze sind.

Gleichzeitig sind die Wachse keine Polymere, so dass sie die Luft und Wasserdämpfe leicht durchlassen (siehe folgende Abbildungen). Das Wachs ist nicht dazu fähig, sich zu polymerisieren, seine Durchlässigkeit für Luft und Wasserdämpfe bleibt auch nach Durchtrocknung des Anstriches unverändert. Das Holz “atmet”, seine Feuchtigkeitsbilanz ändert sich auf natürliche Weise, und gleichzeitig bleibt das Holz vor zerstörender Einwirkung von Schmutz und Wasser geschützt. Das Wachs modifiziert natürliche Produkte durch Verstärkung deren Schutzeigenschaften.

Wird das Holz eingerieben mit Naturprodukten, welche hohen Wachsanteil haben, so bildet sich normalerweise an der Holzoberfläche ein dünner Wachsfilm, der die Holzzellen verschließt. Werden wasserbasierte Dispersionen und Öl-Wachs-Zubereitungen spärlich – also mit geringem Verbrauch verwendet –, so bleiben Holzzellen meist nicht blockiert, wobei sich die Bedeckung aus Wachs entweder innerhalb der Zellen und/oder an Zellwänden bildet. In beiden Fällen erreicht sich hohe Standhaftigkeit des Holzes zu Wasser und Verschmutzungen. Dabei erfolgt dieser Vorgang im ersten Fall dank dem wasserabweisenden Film, und im zweiten Fall dadurch, dass das Wasser nicht mehr imstande ist, die mit Wachs bedeckten Holzzellen zu benetzen; wegen vom “Lotuseffekt” dringt es sogar in die Holzzellen (Abbildung) nicht ein.

Dank oben beschriebenen Vorgängen und dem Umstand, dass das Wachs für die Luft durchlässig ist, kann das Holz auch dann “atmen”, nachdem der Wachsanstrich die Holzzellen verschließt, und nachdem sich an der Holzoberfläche ein Dünnfilm aus Wachs bildet (Abbildung).

Wachsprodukte dringen in die Holzzellen ein, und das Wachs bedeckt die Zellwände. Auch auf der Holzoberfläche bildet sich ein Wachsfilm. Da das Wachs keine langen Polymermoleküle beinhaltet, bleibt der Wachs-Dünnfilm für die Luft und Wasserdämpfe (blaue Pfeile) sogar dann durchlässig, wenn die Holzoberfläche mit dem Dünnfilm aus Wachs verschließt wird. Die Zellwände bekommen wasserabweisende Eigenschaften (Lotuseffekt), weswegen das Flüssigwasser nicht im Stande ist, durch so bearbeitete Holzoberfläche einzudringen, sogar wenn sich kein Naturproduktfilm an der Oberfläche gebildet hat.

Das Wachs lässt sich an der Holzoberfläche fester fixieren, wenn es zusammen mit Harzen und Ölen verwendet wurde. Die Luft- und Dampfdurchlässigkeit erhöht sich sogar, wenn der Anstrich aus dem Naturprodukt durch überschüssigen Auftrag die Holzporen verschlossen hat (siehe Abbildung).

Die Öle und Harzen (gelbe Kügelchen) verfestigen den Anstrich, während das Wachs (orange Kügelchen) dem Anstrich wasserabweisende Eigenschaften verleiht. Weil das Wachs an sich kein Polymer ist, gibt das Wachs Ölen und Harzen, die ausgetrocknet und polymerisiert wurden (Polymer-Bindungen sind hier als Striche gezeigt) zusätzliche  Porosität, was die Luft- und Wasserdampf-Durchlässigkeit (blaue Pfeile) unterstützt. Wie das auch für pure Öle und Wachse charakteristisch ist, kann das Flüssigwasser ins Holz durch Naturanstrichfilm nicht eindringen, was wasserabweisende Eigenschaften der bearbeiteten Holzzellen zusätzlich steigert (Lotuseffekt).

So übernimmt das Wachs den Schutz vor Feuchtigkeit und Schmutz (Abbildung oben); das Holz nimmt dabei nur Wasserdämpfe, nicht Flüssigwasser auf (Abbildung oben), was im Holz die Feuchtigkeit auf dem Stand verhindert, der die Pilzentwicklung begünstigt.

Außerdem enthält Bienenwachs biologisch aktive Substanzen – insbesondere die Reste an Propolis –, welche zusätzliche Schutzwirkung gegen Pilz und Insekten entwickeln. Das Bienenwachs ist natürliches Antiseptikum. Dazu kommt, dass es keiner Einwirkung der Wetterfaktoren wie Sonnen- oder Ultraviolett-Licht (UV) anfällig ist.

5. Anmerkung in Bezug auf die Pflege der bearbeiteten Oberfläche.

Da einige natürliche Zubereitungen die Holzzellen offen lassen, können Verschmutzungen in diese Holzporen kommen und sich dort aufhalten. Diese Verschmutzungen lassen sich dann leicht durch Seifenwasser oder mit einem nicht scheuernden Spulmittel abwaschen. Natürliche Produkte, welche den Oberflächenfilm bilden, brauchen meist diese Pflege nicht. Es recht aus, derart Anstriche mit feuchtem Lappen abzuwischen, oder mit Wasser zu waschen, wie das man mit konventionellen nicht porösen Synthetik-Anstrichen macht.