Zahlreiche Alltagsprodukte – von Zahnpasta über Frühstücksflocken bis hin zu Elektronikartikeln – werden in sogenannten Faltschachteln verpackt. Sie bestehen in der Regel aus Papier und Pappe und lassen sich gut recyceln. Wenig nachhaltig sind jedoch die hier verwendeten Klebstoffe, die meist aus fossilen Rohstoffen bestehen. Im Projekt SUGRA will ein Team des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit Industriepartnern den Weg für umweltfreundliche und nachhaltige Verpackungen ebnen.

Biobasierter Klebstoff für Faltschachteln

Im Fokus steht die Entwicklung biobasierter Klebstoffe auf Basis von Stärke, die auch den hohen industriellen Anforderungen zur Herstellung von Faltschachteln gerecht werden. „Die Auftragsqualität, die Abbindezeit und die Anfangsklebkraft des Klebstoffs, der sogenannte Anfangstack, sind wichtige Faktoren, damit die Fertigung von Faltschachteln auf schnell laufenden Produktionsmaschinen gelingt“, erläutert Jens Buller vom Fraunhofer IAP.

Das Auftragen der Klebstoffe auf die Verpackungen erfolgt an sogenannten Hochgeschwindigkeitsmaschinen über eine Düse. Hier werden Produktionsgeschwindigkeiten bis zu 600 Meter pro Minute erreicht, die den Forschenden zufolge nur wenige Sekunden Zeit bieten, um eine stabile Klebeverbindung zu erzeugen. Zudem muss der Klebstoff präzise aufgetragen werden, ohne zu spritzen und so andere Bereiche zu verkleben.

Dispersionsklebstoff aus modifizierter Stärke

Zur Herstellung von Faltschachteln werden wiederum Dispersionsklebstoffe genutzt, die aus synthetischen Polymeren bestehen. Diese fossilen Rohstoffe haben die Forschenden im Projekt nun durch Stärke ersetzt. „Schon die Wahl des Rohstoffs, wirkt sich auf die Eigenschaften des Klebstoffs aus. Er beeinflusst beispielsweise maßgeblich, ob der Klebstoff Fäden bildet“, erklärt Buller.
 

Stärkeklebstoff besteht erste Tests

Durch die immer „weitere Modifizierung der Stärkeprodukte und die Formulierung zu Stärkeklebstoffen“ entstand den Forschenden zufolge eine nachhaltige Klebstoffvariante, die den hohen industriellen Anforderungen gerecht wird und auch „lebensmittelkonform“ ist. Erste Tests bei Industriepartnern waren erfolgreich. Demnach überzeugte der neue Stärkeklebstoff nicht nur beim Auftragen und der Haftung, auch die Klebenaht blieb bei hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur stabil. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass biobasierte Stärkeklebstoffe geeignet sind, um synthetische Polymere in der Faltschachtelherstellung zu ersetzen. Zudem können sie Recyclingprozesse aufgrund ihrer guten Löslichkeit erheblich vereinfachen“, resümiert Buller.

Das Vorhaben „Sustainable Gluing With Renewable Adhesives“ (SUGRA) wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert. 

bb