Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
Wiener Str. 12
28359 Bremen

22020514

01.09.2015

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.

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 des Fraunhofer IFAM bestehen darin die Grundlagen soweit zu erarbeiten, 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. Das IFAM erarbeitet zunächst die Synthesemethoden für die neuartigen Polyesterdiole (AP 3.1) einschließlich der eingehenden Charakterisierung der Stoffe und erprobt Initiatoren (AP 1) um die Polyesterdiole gemeinsam mit den vom Industriepartner Hobum bereit gestellten epoxidierten Ölen zu polymerisieren. Die Erforschung der gemeinsamen Polymerisation der Polyester mit den epoxidierten Ölen (AP 4.1) ist eine Kernaufgabe und es geht darum die Zusammenhänge zwischen molekularer Zusammensetzung, Morphologie und Polymereigenschaften zu erforschen. Letztlich werden Modellklebstoffe erarbeitet (AP 4.2) und charakterisiert, welche die Basisformulierungen für die Formulierarbeiten der Projektpartner Wellmann Technologies und Jowat darstellen.