Forschungsprojekt: Nie mehr Angst vor Hagel

Als im Jahr 2015 der zweite schwere Hagelsturm über Loßburg und Umgebung hinwegfegte, war Malermeister Jürgen Rehfuss aus Loßburg-Betzweiler klar: „Das gibt Ärger!“ Hat es jetzt wieder die gleichen Holzfenster und Fassaden erwischt wie zwei Jahre zuvor? Wenn ja, wird sich mancher Kunde die Frage stellen, ob er sich noch einmal für Holzfenster oder eine Holzfassade entscheiden würde. Die Ahnung bestätigte sich wenige Tage später. Die Schäden waren beträchtlich und – noch schlimmer – es waren teilweise tatsächlich wieder die gleichen Kunden betroffen.

Fast schon froh war derjenige, bei dem nur drei oder vier Holzfenster beschädigt wurden. Viele Kunden hatten aber größere Schäden. Eine Holzfassade blieb dabei besonders in Erinnerung. Über das Wohnhaus war der Sturm hinweggezogen, hatte eine Fassadenseite durch Hagelschlag beschädigt, dann gedreht und zwei weitere Seiten bearbeitet. „Es sah aus wie sandgestrahlt, so dicht und heftig muss der Hagel runtergekommen sein“, erinnert sich Jürgen Rehfuss. Der Schaden allein an dieser Fassade summierte sich auf 14.000 €.

Waren die Versicherungen 2014 nach dem ersten Hagelereignis noch kulant, sah die Sache 2015 schon anders aus. Jetzt wurde genauer hingeschaut und je nach Alter der Bauteile gab es Abzüge. In einem Fall wurde der Kundin nach wiederholtem Schadensfall sogar gekündigt. Insgesamt waren 2013 und 2015 alleine 80 Kunden des Malerbetriebs Rehfuss vom Hagelsturm betroffen, wobei nur zwei Schäden an Putzfassaden beklagten, bei allen anderen waren Holzbauteile in Mitleidenschaft gezogen. „So bekommt man natürlich reichliche Erfahrung im Erkennen und Beseitigen von Hagelschäden“, berichtet Rehfuss, der auf eine derartige Hilfe von oben als einträgliches Geschäftsmodell aber gerne verzichten würde: „Wir haben auch so genug zu tun. Außerdem ist es irgendwie unbefriedigend, die gleiche Fassade innerhalb von zwei Jahren erneut zu beschichten – und für den im Malerhandwerk wichtigen Baustoff Holz ist das auch keine Werbung.“ Im unmittelbaren Einzugsgebiet von Malermeister Rehfuss gab es 2016 glücklicherweise keine vergleichbaren Schäden. Dafür war im benachbarten Villingen-Schwenningen der Teufel los. Rehfuss: „Wir haben hier im Schwarzwald begründete Angst vor Hagel. Hagelresistentere Holzoberflächen und Beschichtungen wären deshalb sehr zu begrüßen.“

Wenngleich die Schwarzwaldregion aufgrund ihrer geografischen Lage für Hagelstürme besonders anfällig ist, so sind die Erlebnisse von Malermeister Jürgen Rehfuss auch bundesweit kein Einzelfall. Hagelschäden nehmen nicht nur Kraftfahrzeugen, sondern auch an Gebäuden zu. Ende Juli und Anfang August 2013 führten mehrere Hagelzüge in Niedersachsen und Baden-Württemberg zu Schadensummen, die zuvor in dieser Größenordnung noch nicht auftraten. Nach Schätzungen des Gesamtverbands der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) lagen diese bei 2,7 Mrd. € – mehr als die Rekordhochwasser 2002 und 2013 oder der Orkan Kyrill 2007 verursachten*.

In Österreich und der Schweiz sind Hagelstürme in der kritischen Jahreszeit ein noch häufigeres Problem. Für die Deutschen Amphibolin-Werke (DAW) ist das Grund genug, um in Zusammenarbeit mit anderen Beschichtungsstoffherstellern und renommierten Forschungsinstituten Lösungen für beschichtete Holzoberflächen zu finden. Das gilt umso mehr, da die Lasuren der DAW-Marke Caparol in Österreich entwickelt und auch in den Alpenregionen verwendet werden. Die Leitung des Forschungsprojektes „Hagelbeständige Holzbeschichtungen“ hat Dr. Gerhard Grüll von der Holzforschung Austria.

Die Zielsetzung definiert Dr. Gerhard Grüll so: „Wir suchen gemeinsam Lösungen für das System ‚Beschichtung und Holz‘ für die Verbesserung des Hagelwiderstandes. Das beschränkt sich also nicht nur auf die Beschichtung, sondern auch die Holzoberfläche an sich. Diese soll ebenfalls so optimiert werden, dass ein insgesamt besserer Hagelwiderstand erreicht wird.

Im Gegensatz zu Deutschland gibt es in der Schweiz und Österreich ein Hagelregister. Darin sind Baustoffe hinsichtlich ihrer Hagelwiderstandsfähigkeit klassifiziert. Grundlage der Klassifizierung ist ein Beschuss der Oberflächen mit einer Hagelkanone. Dabei werden Eiskugeln mit einem Durchmesser von 10 bis 50 mm auf die Baustoffoberfläche geschossen. Der Beschuss erfolgt bei Fassadenbaustoffen im 45° Winkel. Das Ergebnis wird in Hagelwiderstandsklassen von 1 bis 5 klassifiziert (HW 1 - 5). Der Wert HW 3 bedeutet zum Beispiel, dass die Oberfläche einem Beschuss mit einer Eiskugel von 30 mm Durchmesser schadenfrei übersteht. Somit existiert in diesen Ländern ein anerkanntes Verfahren für die Simulation und Bewertung von Hagelschäden. Daran will das Forschungsvorhaben anknüpfen.

Ganz so einfach ist es jedoch nicht: Für Dachziegel ist das Verfahren sicher eine taugliche Methode. Aber liefert es auch differenzierte Ergebnisse für die Entwicklung von Beschichtungsstoffen auf Holz? Aktuell gibt es deshalb noch Diskussionen darüber, ob und wie dieses Verfahren wirklich praxisgerecht für Holzoberflächen genutzt werden kann. Der variantenreiche Baustoff mit seinen unterschiedlichen Oberflächenhärten und der inhomogenen Struktur aus Früh- und Spätholz hat seine Tücken. Glücklicherweise kann man davon ausgehen, dass eine im Labor hergestellte Eiskugel eine vergleichbare Testgröße wie ein Hagelkorn darstellt. Auch eine realitätsnahe Aufprallenergie lässt sich mit einer vorhandenen Formel berechnen. Über die praxisgerechte Oberflächentemperatur zum Zeitpunkt des Beschusses kann aber schon wieder diskutiert werden. Darüber hinaus ist das Verfahren sehr aufwändig und für den Entwicklungsalltag in den Laboren der Lackhersteller kaum geeignet. Gesucht wird also zusätzlich eine einfachere Testmethode. Damit möchte man schon im Laborstadium beurteilen, ob ein Beschuss mit der Eiskanone in einem Prüfinstitut überhaupt erfolgversprechend ist. Es wird mit Kugelfall- und Stoßvorrichtungen experimentiert, immer bestrebt dem „Naturereignis Hagel“ möglichst nahe zu kommen.

Was ist überhaupt ein Hagelschaden? Er zeigt sich auf Holzoberflächen anfangs zumeist als Delle mit kreisförmigem Riss in der Beschichtung. In den Monaten danach kommt es an der Einschlagstelle durch Wassereintritt zu Vergrauung und Bläuebefall. Aber auch nur eine Delle ohne gerissene Beschichtung oder Folgeschäden kann versicherungstechnisch bereits ein Mangel sein. Wer hat schon gerne ein Fenster mit der Oberfläche eines Golfballes. Der Begriff „hagelresistent“ muss daher für Holzoberflächen noch genauer definiert werden. Idealerweise sollte erst gar keine Delle durch den Einschlag des Hagelkorns entstehen. Lösungsansätze dafür können konstruktive Maßnahmen sein wie Aluminiumabdeckungen z.B. an den waagerechten Flächen von Fenstern. Bei neueren Fenstern ist das schon vielfach Standard, bei älteren Fenstern kann auch nachgerüstet werden. Zudem sollte die vorausschauende Auswahl härterer Holzsorten in besonders gefährdeten Gebieten, Höhenlagen oder an ungeschützten Gebäudeseiten in Betracht gezogen werden. Eiche ist deutlich widerstandsfähiger als Kiefer und Fichte. Das sind sicher wirksame, aber nur ergänzende Maßnahmen. Deshalb ist eine Zielsetzung des Projektes die Modifizierung der Holzoberfläche zu größerer Oberflächenhärte. Aber auch spezielle Imprägnierungen zur Reduzierung der Wasseraufnahme werden getestet. Damit sollen Folgeschäden verhindert werden. Deshalb werden derzeit umfangreiche Laborversuche und Freibewitterungen mit diversen Verfahren und Produkten durchgeführt.

Auch hier wird derzeit noch Grundlagenforschung betrieben. Man ist sich aber schon soweit einig, dass Acryldispersionsbeschichtungen aufgrund der besseren Elastizität bzw. Schlagzähigkeit besser geeignet sind als Alkydharze. Diese werden durch das Nachvernetzen mit den Jahren immer härter und damit auch spröder. Dickschichtige, elastische Beschichtungen sind gegen Hagelschlag prinzipiell besser gewappnet als dünnfilmige Lasuren. Dafür haben diese andere physikalische Vorteile. Man wird der Hagelresistenz nicht alle anderen wichtigen Eigenschaften opfern können. Am Ende wird ein vernünftiger Kompromiss die Lösung bringen. Das könnten speziell ausgerüstete Beschichtungsfilme sein, die mit Nanozellulosefasern armiert sind und/oder mit Mikrokapseln ausgerüstet werden. Auch damit wird derzeit experimentiert. Diese tausendstel Millimeter großen Kapseln im Beschichtungsfilm brechen beim Auftreffen eines Hagelkornes auf und geben an der Verletzungsstelle eine imprägnierende Flüssigkeit frei. Denkbar ist indes auch, dass nachvernetzende Stoffe austreten, die den Beschichtungsfilm an der Schadstelle  „selbstheilend“ verschließen. Das muss natürlich zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle geschehen. Daran wird momentan noch intensiv gearbeitet.

Das Forschungsprojekt „Hagelbeständigkeit von Holzbeschichtungen“ befindet sich noch im Anfangsstadium. Es gibt aber bereits vielversprechende Ansätze, die hoffen lassen, dass in nicht allzu ferner Zeit beschichtete Holzbauteile weitgehend hagelresistent oder zumindest hagelbeständiger werden. Die Angst vor einem Hagelsturm wird man Malermeister Jürgen Rehfuss und seinen Kunden damit vermutlich nicht völlig nehmen können. Gelingt es aber künftig einen größeren Teil der Schäden zu vermeiden, dann ist das für den Baustoff Holz und alle die damit leben und arbeiten ein Fortschritt.