Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Vorhaben (FSP-Klebstoffe): Entwicklung biobasierter nicht reaktiver Hotmelt-Klebstoffe

Anschrift
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Agrartechnologie
38116 Braunschweig
Bundesallee 47
Kontakt
Dr. Henning Storz
Tel: +49 531 596-4127
E-Mail: henning.storz@thuenen.de
FKZ
22026314
Anfang
01.07.2015
Ende
31.12.2018
Aufgabenbeschreibung
Nicht reaktive Hotmelt-Klebstoffe sind lösemittelfreie Klebstoffe, die in geschmolzener Form auf die zu verbindenden Teile aufgetragen werden und ihre Klebewirkung beim Erstarren entfalten. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit werden sie zunehmend, vor allem in der Verpackungs-, Holz- und Möbel- und Bauindustrie eingesetzt, das Marktvolumen im europäischen Verpackungssektor beträgt zurzeit ca. 160kt/a. Aufgrund der sehr guten Eigenschaftsprofile und des guten Preis-Leistungsverhältnisses, basieren konventionelle Hotmelt-Klebstoffe praktisch ausschließlich auf petrochemischen Komponenten (Basispolymere, Wachse, Tackifier u.a.). Aufgrund schwindender fossiler Ressourcen und dem sich wandelnden Konsumentenverhalten hin zu einer vermehrten Verwendung biobasierter Produkte steigt auch die Nachfrage nach biobasierten Hotmelt-Klebstoffen, vor allem für Papier- und Kartonverpackungen stetig. In den vergangenen 25 Jahren wurden bereits erste biobasierte Basispolymere für Hotmelt-Klebstoffe entwickelt. Diese konnten sich aufgrund mangelnder Eigenschaften, hoher Kosten und schlechter Verfügbarkeit nicht durchsetzen. Daher sollen im beantragten Projekt neue biobasierte Basispolymere für reaktive Hotmelt-Klebstoffe hergestellt und als Komponenten für die Entwicklung neuartigenr Hotmelt-Klebstoffe für Papier- und Kartonverpackungen eingesetzt werden. Die biobasierten nicht reaktiven Hotmelt-Klebstoffe sollen konventionelle Hotmelt-Klebstoffe ersetzen und mit den etablierten Prozess- und Verarbeitungstechnologien kompatibel sein. Die geplanten Arbeiten umfassen die Entwicklung von biobasierten Homopolyestern, Copolyestern und Polyesterblends sowie deren klebtechnische Charakterisierung, die Formulierung von reaktiven Hotmelt-Klebstoffen und deren Prüfung unter industriellen Bedingungen. Hierbei wird auch ein bestehender Anpassungsbedarf konventioneller Verarbeitungstechnologien ermittelt.
Ergebnisdarstellung
Im Rahmen des Projektes wurden biobasierte Homopolyester, Copolyester und Polyesterblends als Komponenten für biobasierte Hotmelt-Klebstoffen hergestellt und klebtechnisch charakterisiert. Von den zehn hergestellten Homopolyestern zeigten sich die mit Monomeren ohne Seitengruppen hergestellten, als für die Anwendung als Basispolymer in Hotmelt-Klebstoffen am besten geeignet. Bei Einsatz dieser Komponenten in Klebstoffformulierungen ist es erforderlich die Viskosität bei Applikationstemperatur und die leichte Sprödigkeit der Komponenten durch die weiteren Formulierungskomponenten zu verbessern. Polyester und Copolyester, die einen nennenswerten Anteil an Monomere mit Seitengruppen aufweisen zeigten sich, aufgrund relativ hoher Viskositäten, für den Einsatz als Komponenten in nicht reaktiven Hotmelt-Klebstoffen weniger geeignet. Unter den klassischen Applikationsbedingungen nicht reaktiver Hotmelt-Klebstoffe zeigen die hergestellten biobasierten Polyester, wie die meisten Polyester, eine starke Alterung. Diese führt zu einer deutlichen Viskositätsabnahme. Zur Stabilisierung unter Applikationsbedingungen (150°C, 48h) wurde eine geeignete Rezeptur konventioneller Stabilisatoren entwickelt und ein stabilisierendes biobasiertes Ölderirivat gefunden. Die Optimierung der Rezepturen der für den Einsatz in Hotmelt-Klebstoffen für Papier- und Kartonverklebungen hergestellten Formulierungen zeigte, dass sich die Viskosität und Kohäsion der Rezepturen nicht mit den im Rahmen des Projektes hergestellten Polyestertypen oder den untersuchten Weichmachern und biobasierten Tackifierharzen für Polyestersysteme verbessern lassen.

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