Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Entwicklung biobasierter Hotmelt-Klebstoffe und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen (Glykopack); Teilvorhaben 2: Verarbeitungstechnische Prüfungen

Anschrift
Papiertechnische Stiftung (PTS) - Institut für Zellstoff und Papier (PTS-IZP)
01809 Heidenau
Pirnaer Str. 37
Kontakt
M.Sc. Benjamin Poppitz
Tel: +49 3529 551-622
E-Mail: benjamin.poppitz@ptspaper.de
FKZ
22005515
Anfang
01.09.2015
Ende
31.08.2018
Aufgabenbeschreibung
Hotmelt-Klebstoffe für Kartonverpackungen basieren fast ausschließlich auf petrochemischen Grundstoffen. Einzelne Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe stehen zwar zur Verfügung, haben den Eintritt in den Massenmarkt bis heute jedoch nicht geschafft. Ziel des Vorhabens ist es, biobasierte Hotmelt-Klebstoffe zu entwickeln und hinsichtlich Rohstoffsituation, Kosten, Verarbeitungseigenschaften, Klebkraft, Alterung und Rezyklierbarkeit zu bewerten und zur Anwendung zu bringen. Die Vorteile der neu zu entwickelnden Klebstoffe liegen im Einsatz gut verfügbarer nachwachsender Rohstoffe (Stärke, Chitosan und weitere Polysaccharide) sowie in den zu erwartenden positiven Einflüssen auf die Rezyklierbarkeit solcher Produkte, sowohl in Bezug auf die Reduzierung klebender Verunreinigungen (Stickies) als auch hinsichtlich der Migration von unerwünschten Inhaltsstoffen in verpackte Lebensmittel. Die Vorhabensziele wollen die Institute unter Einbeziehung eines Konsortiums von Stärkeindustrie, Additiv- und Klebstoffherstellern, Maschinen- und Anlagenbau für Klebesysteme sowie Verpackungsindustrie erreichen. Der Schwerpunkt der PTS liegt dabei auf der Anwendungsentwicklung. Dazu werden Verarbeitungsprüfungen der entwickelten Klebstoffe mittels Laborverklebungen durchgeführt (AP4) und durch geeignete Festigkeitsprüfungen (AP5) Haftkräfte und das Verhalten bei Alterung bewertet (AP6). Die Untersuchungsergebnisse fließen iterativ in die Weiterentwicklung der Biocompounds ein, indem Vorschläge zur Veränderung von Verarbeitungsparametern erarbeitet werden (AP2). Unter Federführung der PTS sollen durch die Unternehmen der Verpackungsbranche konkrete marktfähige Produkte für den Bereich der Lebensmittelverpackungen erarbeitet und zur Anwendung gebracht werden (AP7). Diese Bioklebstoffe werden schließlich einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen, die eine Bewertung der Verfügbarkeit der Rohstoffe sowie die Rezyklierbarkeit der verklebten Packmittel einschließt (AP8).
Ergebnisdarstellung
Hauptziel der Schmelzkleberentwicklung war ein größtmöglicher Ersatz petrolchemischer Rohstoffe durch biobasierte Alternativen. Im Vorhaben wurde ein biobasierter Anteil der Klebstoffformulierungen von mindestens 75 % angestrebt. Das Ziel wurde erreicht. Die innerhalb des Vorhabens entwickelte Klebstoffrezeptur weist einen Bioanteil von 89 % auf. Für die Akzeptanz eines neu entwickelten Klebstoffes ist es entscheidend, dass dieser auf verfügbaren Anlagen verarbeitet werden kann. Dazu wurden innerhalb des Vorhabens Zielkriterien für Schmelzklebstoffe für Verpackungen im Nonfood- und im Lebensmittelbereich in einem Lastenheft festgelegt, die richtungsgebend für die Rezepturbewertung waren. Anhand der vereinbarten Parameter konnte im Laufe des Projektes ein biobasierter Schmelzklebstoff entwickelt werden, der hinsichtlich Viskosität, Klebkraft, Abbindezeit und Wärmestand die Zielstellung erfüllt. MOSH/ MOAH-Messungen der entwickelten Klebstoffformulierung im Vergleich zu Standard-Hotmelts haben ergeben, dass das Entwicklungsprodukt auch für Lebensmittelverpackungen geeignet ist. Die mit diesem Produkt verklebten Verpackungsprodukte sind zudem rezyklierbar. Für einen anwendungstechnischen Test des Entwicklungsproduktes auf einer kommerziell verfügbaren Auftragsanlage wurde dessen Herstellung apparatetechnisch hochskaliert. Der anwendungstechnische Test im Vergleich zu zwei Standard-Hotmelts hat ergeben, dass eine Applikation möglich ist. Es besteht noch Optimierungsbedarf in Bezug auf die Thermostabilität.

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