Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Biobasierte Harze für die chemische Befestigungstechnik

Anschrift
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.
01069 Dresden
Hohe Str. 6
Kontakt
Dr. Klaus Jähnichen
Tel: +49 351 4658-551
E-Mail: jaehni@ipfdd.de
FKZ
22032312
Anfang
01.10.2014
Ende
31.12.2017
Aufgabenbeschreibung
Im Projekt "Biobasierte Harze für die chemische Befestigungstechnik" werden Forschungsarbeiten zur Entwicklung neuartiger härtbarer Harze mit einem möglichst hohen Anteil an biobasierten Komponenten für Befestigungssysteme im Bauwesen (2K-Chemiemörtel) durchgeführt. Die Nutzung biobasierter Rohstoffe für den Einsatz in diesen Anwendungen ist bisher nicht bekannt und deshalb ein innovativer Ansatz. Mit der Substitution erdölbasierter durch biobasierte Rohstoffe in den Harzmischungen der Chemiemörtel wird eine nachhaltige und zukunftsweisende Produktentwicklung angestrebt. Ein wichtiger Schwerpunkt der Arbeiten ist die Optimierung der Synthese erfolgversprechender biobasierter Reaktivverdünner (RV) in Bezug auf deren Nachhaltigkeit. Die Chemiemörtel mit den zu entwickelnden biobasierten Harzsystemen sollen mindestens dem Referenzsystem (erdölbasierte Chemiemörtel) vergleichbare Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Stabilität unter Zug- sowie Scherkraft und der Viskosität aufweisen. Am IPF werden biobasierte RV mit neuartiger chemischer Struktur entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Im Rahmen des Projekts wird der Einfluss von chemischer Struktur und Menge der neuen biobasierten RV auf Verarbeitungseigenschaften und Härtungsverhalten von Harzmischungen und 2K-Chemiemörteln sowie auf die mechanischen Eigenschaften der Verbunde untersucht. Die Ergebnisse der Applikationstests bilden die Grundlage für eine weitere Optimierung der Harzzusammensetzungen. Dies erfolgt in enger Rückkopplung zwischen dem beteiligten Industriepartner und dem IPF. Weiterhin werden in der Startphase des Projekts Anwendungstests an Harzmischungen mit kommerziell verfügbaren biobasierten RV beim Kooperationspartner durchgeführt und deren Eignung evaluiert. Von ausgewählten Harzmischungen mit biobasierten RV wird die Ökobilanz (engl. life cycle assessment, LCA) bei der FIT Umwelttechnik GmbH bestimmt.
Ergebnisdarstellung
Im Vorhaben wurden biobasierte Harze für den Einsatz als Basismaterial für Befestigungssysteme im Bauwesen (härtbare 2-Komponentenmörtel) entwickelt. Hierfür wurden neuartige Reaktivkomponenten (RK) und Reaktivverdünner auf Basis der Derivate von Pflanzenölen, Itaconsäure und Isosorbid sythetisiert. Die Eigenschaften der daraus hergestellten Harzmischungen und deren Umweltwirkungen (LCA) wurden ermittelt und beim Industriepartner HILTI erfolgten anwendungstechnische Untersuchungen im Baubereich. Der Einsatz von Pflanzenölderivaten ergab einen nur ungenügenden Einbau in das sich bildende Netzwerk. Die Lastperformance der ausgehärteten Chemiemörtel nach Zusatz von Pflanzenölderivaten war nur unzureichend. Wesentlich erfolgreicher war der Zusatz biobasierter RK aus Itaconaten zu Chemiemörteln. Nach einer geeigneten Rezepturoptimierung wurden Dübelmassen unter produktionsnahen Bedingungen hergestellt und deren mechanische Eigenschaften nach der Härtung gemessen. Es gelang die Herstellung eines Mörtels, der in seinen mechanischen Eigenschaften (Lastwerte, Scherfestigkeit) dem Referenzmörtel aus ölbasierten Rohstoffen fast vergleichbar war. Die etwas geringeren Druckfestigkeiten und E-Module der ausgehärteten Mörtel waren noch akzeptabel im Vergleich zur Referenz. Mit den neuen RK auf Basis von Itaconaten wurde ein System erschlossen, das ähnlich robust ist wie die Referenz, wenn auch auf insgesamt etwas geringerem mechanischen Niveau. Es erfolgten Untersuchungen zur Copolymerisation von Itaconaten mit unterschiedlichen Comonomeren. Neben Itaconaten wurden Isosorbid-Derivate mit reaktiven Methacrylatgruppen synthetisiert. Diese Methacrylate zeigten sehr gute Ergebnisse bei der Härtung der Harzmischungen. Die nach dem Hochskalieren der Synthesen und Rezepturoptimierung durchgeführten Applikationstests mit den Dübelmassen verliefen sehr erfolgreich. Die mechanischen Eigenschaften der gehärteten Dübelmassen mit den neuen RK waren vergleichbar den Eigenschaften der Referenz.

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