Die Nachfrage nach Produkten, die ohne fossile Rohstoffe auskommen, ist in den vergangenen Jahren stark gestiegen. Das Verbundvorhaben “BioPSA“ beschäftigte sich deshalb mit der Weiterentwicklung von Haftschmelzklebstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, die auch in großem Maßstab produziert werden können.
Der neue Bio-Haftklebstoff könnte zum Beispiel bei Klebebändern zum Einsatz kommen.
Fraunhofer UMSICHT
Haftklebstoffe (engl. Pressure Sensitive Adhesives, PSA) zeichnen sich dadurch aus, dass sie unter Raumtemperatur permanent klebrig bleiben. Als Haftschmelzklebstoff wird ein Haftklebstoff bezeichnet, der aus einer Schmelze verarbeitet wird. Er besteht im Wesentlichen aus drei Basis-Komponenten: Rückgratpolymer, Klebrigmacher (Tackifier), Weichmacher und weiteren Additiven. Rückgratpolymere – auch Basispolymer genannt – sind für den Zusammenhalt der gesamten Formulierung und für die Klebkraft verantwortlich.
Für die Herstellung von Haftklebstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen ist die Wahl des Rückgratpolymers von großer Bedeutung. Unter dem Aspekt der Verfügbarkeit, der Kosten, der Modifizierungsmöglichkeiten, der Nachhaltigkeit und der Verträglichkeit mit Trägersubstraten wurde in dem Verbundvorhaben “BioPSA“, das sich mit der Weiterentwicklung von Haftschmelzklebstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen beschäftigt, Poly-L-Milchsäure (PLA) als Rückratpolymer eingesetzt. Dieses Polymer aus nachwachsenden Rohstoffen ist im world-scale Maßstab und zu vergleichbaren Preisen wie fossil basierte Rückgratpolymere verfügbar. Die Forschenden von Fraunhofer UMSICHT haben die Eigenschaften eines PLA-Rückgratpolymers so weiterentwickelt, dass sich die Formulierung vom Labormaßstab in die industrielle Praxis übertragen lasse.
PLA-basierter Klebstoff
Die Rezeptur des neuen Bioklebstoffs wurde an der Westfälischen Hochschule, Standort Recklinghausen, gemeinsam mit den Industriepartnern Jowat und Henkel entwickelt und optimiert. Die Herausforderung bestand darin, mit der Rezeptur ähnliche Klebeigenschaften wie kommerzielle Klebstoffe zu erzielen. In enger Zusammenarbeit ist es den Partnern gelungen, das Rückgratpolymer chemisch so zu verändern, dass daraus ein auf PLA-basierender Klebstoff formuliert werden kann. Für den Bioklebstoff haben sich aus etwa 300 Formulierungen zwei als geeignet erwiesen, die schließlich von den Industriepartnern im kleinen Technikumsmaßstab erfolgreich hergestellt und getestet wurden.
“Wir arbeiten weiter an Verbesserungen der Rezeptur und ihrer Herstellung, so dass die PLA-Klebstoffe in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden können“, erklärt Dr. Inna Bretz, Abteilung Biobasierte Kunststoffe bei Fraunhofer UMSICHT. Sobald ein Hersteller gefunden werde, der die Rohstoffe für die jeweiligen Formulierungen anbiete, könnten in Zukunft auch kommerzielle Maßstäbe für die Produktion des neuen Bio-Klebstoffs angestrebt werden.
Förderhinweis
Das Projekt “BioPSA“ wurde im Rahmen des Förderprogramms “Nachwachsende Rohstoffe“ des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), Förderschwerpunkt “Klebstoffe und Bindemittel“, gefördert. Projektträger war die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). Die Partner im Projekt sind das Fraunhofer UMSICHT, die Westfälische Hochschule Gelsenkirchen, Jowat, die Logo tape Gesellschaft für Selbstklebebänder und Henkel.