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 4: Entwicklung und Erprobung von biobasierten Klebstoffen für Holz und Möbel

Anschrift
Jowat SE
32758 Detmold
Ernst-Hilker-Str. 10-14
Kontakt
Dr. Hartmut Henneken
Tel: +49 5231 749-5300
E-Mail: hartmut.henneken@jowat.de
FKZ
22004915
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 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 darum die Zusammenhänge zwischen der molekularen Struktur und den resultierenden klebtechnischen Eigenschaften zu erarbeiten. Zunächst werden die Grundlagen soweit erarbeitet, dass die industriellen Partner hierauf aufbauend Forschung im Hinblick auf definierte Klebanwendungen durchführen können und eine verfahrenstechnische Forschung zur Synthese der neuen Rohstoffe durchführen können. Es werden Synthesemethoden für die neuartigen Polyesterdiole einschließlich der eingehenden Charakterisierung der Stoffe erarbeitet. Initiatoren um die Polyesterdiole gemeinsam mit epoxidierten Ölen zu polymerisieren werden erprobt. Die Erforschung der gemeinsamen Polymerisation der Polyester mit den epoxidierten Ölen ist eine Kernaufgabe und es geht darum die Zusammenhänge zwischen molekularer Zusammensetzung, Morphologie und Polymereigenschaften zu erforschen. Letztlich werden Modellklebstoffe formuliert und charakterisiert, welche die Basiszusammensetzungen der Formulierungen für die prototypischen Anwendungsfelder Holzwerkstoffe und kosmetische Klebstoffe darstellen.
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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