Klebstoffe müssen in der Industrie höchste Anforderungen erfüllen. Sie müssen schnell aushärten, aber auch feuchtigkeits- und hitzebeständig sein. Doch herkömmliche Verbindungen bestehen in der Regel aus fossilen Rohstoffen, die Mensch und Umwelt schaden können. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt haben nun biobasierte Harzkomponenten entwickelt. Sie bestehen aus Celluloseester und können in der Industrie vielfältig eingesetzt werden, etwa als Reaktivharze im Bauwesen, aber auch als LED-lichthärtende industrielle Hochleistungsklebstoffe. 

Celluloseester aus Baumwolle und Holzabfällen

Harze sind ein wesentlicher Bestandteil von Klebstoffen, Lacken oder Beschichtungen. Zur Herstellung einer biobasierten Alternative untersuchten die Forschenden unterschiedliche Celluloseester etwa mit flammwidrigen, phosphorhaltigen, auf Zuckeralkoholen basierenden Gruppen sowie Ester, die neben Acrylat- auch Diacrylatgruppen enthielten. Als Rohstoffe dienten ihnen Baumwolle, aber auch Holzzellstoff, der aus Holzabfällen gewonnen wird. Zur Herstellung der cellulosebasierten Methacrylate wurde zudem ein am Fraunhofer LBF neu entwickelter Syntheseweg angepasst, wobei neu identifizierte, hochaktive Katalysatoren zur Veresterung zum Einsatz kamen.

Biobasierte Harze bestehen Anwendungstest

Erste Anwendungstests bei Industriepartnern verliefen den Forschenden zufolge erfolgreich: Der Projektpartner, der Bauausrüster Hilti, prüfte die Cellulosemethacrylate beispielsweise in Reaktionsdübelmassen. Das Reaktivharz erfüllte hier alle Anforderungen hinsichtlich Hydrolysestabilität und überzeugte auch mit einer verbesserten Zähflüssigkeit. Auch als Verdickungsmittel sei das biobasierte Material geeignet, heißt. 

Die Celluloseacrylate wurden wiederum beim Projektpartner Hoenle Adhesive Systems als LED-lichthärtende Klebstoffe für Elektronik-Anwendungen getestet. Das Material ließ sich demnach nicht nur gut mit bestimmten Reaktivverdünnern mischen. Es erzeugte klare, harte und fest haftende Schichten auf Glas sowie verschiedenen Kunststoffen, die ebenfalls gute Eigenschaften bei Viskosität und eine hohe Glasübergangstemperatur aufwiesen.

Großes Potenzial für weitere industrielle Anwendungen

Der Einsatz von Celluloseestern in Klebstoffen und Harzen wurde vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) gefördert. Nach Angaben der Forschenden sind die Celluloseacrylate für Industrieklebstoffe im Elektronikbereich bereits marktreif. Sie sind aber auch zur Herstellung von Lacken, Holzbeschichtungen und Flammschutzsystemen geeignet. 

bb