Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Haftklebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Anschrift
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik - Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik
76131 Karlsruhe
Kaiserstr. 12
Kontakt
Prof. Dr. Norbert Willenbacher
Tel: +49 721 608-42661
E-Mail: norbert.willenbacher@kit.edu
FKZ
22018011
Anfang
01.11.2011
Ende
31.12.2013
Aufgabenbeschreibung
Das beantragte Forschungsvorhaben umfasst die Synthese biobasierter Haftklebstoffe und deren Charakterisierung im Hinblick auf anwendungs- und verarbeitungstechnisch relevante mechanische Eigenschaften. Die Klebstoffe sollen als wässrige Dispersionen formuliert und ihre Adhäsionseigenschaften sollen besonders im Hinblick auf niederenergetische Oberflächen optimiert werden. So soll eine attraktive Alternative zu den Markt beherrschenden erdölbasierten Produkten aufgezeigt werden. Ziel des hier beantragten Projekts ist es, zu evaluieren, inwieweit solche Haftklebstoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden können. Entsprechende Polymere sollen synthetisiert und ihre Verarbeitungs- und Adhäsionseigenschaften charakterisiert werden. Für die Synthese sollen unterschiedliche Monomere verwendet werden, durch Variation von Polymerisations- und Vernetzungsgrad sowie durch Zusatz von Co-Monomeren sollen die Haftungseigenschaften optimiert werden. Im Hinblick auf eine ressourcenschonende und umweltverträgliche Verarbeitung sollen die Klebstoffe mittels Miniemulsionspolymerisation als wässrige Dispersionen hergestellt werden. An ausgewählten Proben sollen weitergehende anwendungstechnische Prüfungen bei den beteiligten Industriepartnern durchgeführt werden. Die Industriepartner werden auch geeignete Referenzmaterialien für vergleichende Studien bereitstellen.
Ergebnisdarstellung
Im Projekt wurde die Synthese pflanzenölbasierter Haftklebstoffe und deren Charakterisierung im Hinblick auf anwendungs- und verarbeitungstechnisch relevante mechanische Eigenschaften bearbeitet. Die Klebstoffe wurden auch als wässrige Dispersionen formuliert und ihre Adhäsionseigenschaften optimiert. Das Forschungsvorhaben umfasste die erfolgreiche Synthese von Monomeren auf Basis von Pflanzenölen in drei unterschiedlichen Varianten, einer ein-, zwei- und dreistufigen Synthese. Dies kann eine industrielle Machbarkeit vereinfachen. Die Monomere ließen sich auf Basis von Ölsäure- und Erukasäuremethylester erfolgreich herstellen. Durch freie radikalische Polymerisation konnten diese Monomere zu hochmolekularen Polymeren umgesetzt werden. Diesbezüglich ist acryliertes Methyloleat eingehend untersucht worden. Ebenso war es möglich diese Monomere mittels Miniemulsionspolymerisation umzusetzen. Die Dispersionen sind langzeitstabil und es konnte ohne Zusatz von Co-Emulgator und nur geringen Mengen Emulgator polymerisiert werden. Die synthetisierten Polymere zeigten abhängig vom Molekulargewicht und Vernetzungsgrad typische Klebstoffeigenschaften bezüglich des rheologischen Verhaltens, der Adhäsionseigenschaften (Tack) und der Schälfestigkeit (Peel). Durch Variation der Lagerungszeit (Nachvernetzungszeit) ließ sich der Übergang von Kohäsionsbruch zu Adhäsionsbruch mit Hilfe von Tacktests darstellen. Die Werte steigen dabei wie erwartet an, durchlaufen ein Maximum und fallen daraufhin wieder ab. Für dieses Verhalten ist der Grad eintretender Nachvernetzung verantwortlich. Es ist zu betonen, dass es sich um das reine Homopolymere handelt, ohne Zugabe von Vernetzer oder anderen Formulierungsreagenzien. Die Verwendung von Co-Monomer erhöht generell die Haftung, besonders auf hydrophoben und rauen Oberflächen. Es wurde gezeigt, dass Haftklebstoffe aus Pflanzenölen die Grundanforderungen besitzen, um mit handelsüblichen Produkten zu konkurrieren.

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