Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Klebstoffe auf Basis epoxidierter pflanzlicher Öle und hydroxyfunktioneller Polyester aus natürlichen Monomeren; Teilvorhaben 3: Entwicklung und Erprobung von biobasierten Klebstoffen sowie Gelen für künstliche Fingernägel

Anschrift
CollTech R&D Center GmbH
67133 Maxdorf
Bahnhofstr. 1
Kontakt
Dr. Stefanie Wellmann
Tel: +49 6322 409-764
E-Mail: stefanie@wellmanntech.de
FKZ
22004815
Anfang
01.09.2015
Ende
28.02.2018
Aufgabenbeschreibung
Ziel ist es die Machbarkeit für epoxidbasierte Klebstoffe mit einem Eigenschaftsprofil ähnlich dem konventioneller Epoxidharz-, Acrylat- und Polyurethanklebstoffe zu zeigen, die zu mehr als 95% aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen und die Grundlagen für darauf zu entwickelnde Produkte zu legen. In dem Vorhaben werden neuartige Polyesterdiole auf der Basis nachwachsender Rohstoffe entwickelt und epoxidierte natürliche Öle weiter entwickelt. Beide zusammen werden in einer kationischen Polymerisation zu einem Duromer umgesetzt. Hierbei geht es dann darum die Zusammenhänge zwischen der molekularen Struktur und den resultierenden klebtechnischen Eigenschaften zu erarbeiten. Die Hauptaufgaben von Wellmann Technologies bestehen in der Formulierung von prototypischen Kosmetikklebstoffen, insbesondere für künstliche Fingernägel. Die Arbeiten beginnen mit der Erstellung eines Lastenheftes (AP 5.1) und werden gefolgt von einem breiten Screening der von den Projektpartnern zur Verfügung gestellten Rohstoffe (AP 5.2). Hieraus resultieren dann Zusammensetzungsbereiche für die zu erstellenden Formulierungen und Vorgaben für die Projektpartner zur weiteren Anpassung der zu entwickelnden Rohstoffe. Als nächstes werden in mehreren iterativen Schritten Klebstoffformulierungen entwickelt und die Klebstoffe charakterisiert (auch Datenbasis für späteren „Baukasten") (AP 5.3). Sobald Formulierungen vorliegen die nahe an den Erwartungen sind, werden Feldversuche als Input für die weitere Verbesserung durchgeführt (Konsultation von Kosmetikerinnen und Erprobung gemeinsam mit diesen), sowie erste Alterungsuntersuchungen (z.B. Beständigkeit in synthetischem Schweiß) (AP 5.4). Abgeschlossen wir das Teilvorhaben mit Upscalingversuchen (Herstellbarkeit relevanter Mengen, hierfür benötigtes Equipment). Außerdem beinhaltet der letzte AP 5.5 das Erstellen eines Baukastensystems, um so als Input für die Formulierung weiterer Klebstoffe zu dienen.
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhaben wurden Klebstoffe auf Basis epoxidierter pflanzlicher Öle und hydroxyfunktioneller Polyester aus natürlichen Monomeren (Bio-Dur-Systeme) entwickelt. Für die neue Rohstoffklasse hydroxyfunktioneller Polyester wurde die Ökobilanz kontinuierlich kritisch mit Blick auf den eingesetzten Startalkohol (1,3-Propandiol versus 1,2-Propandiol) oder die Notwendigkeiten einzelner Prozessschritte bewertet und entsprechend angepasst. Das BioDur System wurde in einer kationischen Polymerisation, je nach Anwendungsfall photochemisch oder in Kombination mit einem thermischen Impuls gehärtet. Dafür wurde eine Initiatorauswahl evaluiert. Es erfolgte eine breite Charakterisierung unterschiedlicher BioDur Polymere. Darauf basierend konnten Korrelationen hinsichtlich der chemischen und mechanischen Eigenschaften gezogen und Spezifikationsgrenzen, sowie eine Musterrezeptur (30 wt% oligomere Milchsäure einer mittleren Molmasse von 1000 Da in epoxidiertem Pflanzenöl) formuliert werden. Das BioDur System kann weit über die im Projekt bearbeiteten Anwendungsbeispiele hinaus genutzt werden. Damit konnte das Vorhaben einen wesentlichen Beitrag für eine signifikant verstärkte Nutzung nachwachsender Rohstoffe im Bereich der Klebstoffe leisten. Im Anwendungsbereich Holz und Möbel wurden die BioDur-Systeme untersucht. Es zeigte sich, dass die zur Verfügung gestellten Rohstoffe aufgrund ihrer Eigenschaften, wie Kombinationsmöglichkeit mit gängigen Rohstoffen oder ihrer thermischen Stabilität, sowie der erzielten Produktperformance nur bedingt einsetzbar sind. Für den Anwendungsfall der künstlichen Fingernägel konnte erfolgreich ein prototypischer Klebstoff erarbeitet werden.

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