Ohne Klebstoffe gäbe es in unserem modernen Leben keinen Zusammenhalt. Unzählige Produkte - von Müsli-Packungen und Bücher über Mobiltelefone, Arzneimittel und Matratzen bis zu Autos - wären in ihrer heutigen Form ohne Klebstoffe nicht realisierbar. Aber moderne Klebstoffe kleben nicht nur, sie übernehmen auch weitere Funktionen, wie z. B. Schwingungsdämpfung, Abdichten gegen Flüssigkeiten und Gase, Ausgleich unterschiedlicher Fügeteildynamiken, Korrosionsschutz, thermische und elektrische Isolation oder Leitfähigkeit.

Entsprechend hoch ist ihre Vielfalt, mehr als 25.000 verschiedene Klebstoffe gibt es. In Deutschland wurden 2018 über 950.000 Tonnen Klebstoffe produziert und damit ein Umsatz von 1,9 Milliarden Euro (Angaben des Industrieverband Klebstoffe e.V. (IVK)) erzielt.

Aber: Der Anteil biogener Rohstoffe bei der Herstellung von Klebstoffen stagniert seit Jahren auf einem niedrigen Niveau von ca. 15 %. Allerdings ist das Interesse an biobasierten Klebstoffkomponenten in letzter Zeit wieder gestiegen. Hierbei geht es nicht nur um den Ersatz von fossiler Rohstoffe, sondern vor allem auch um die Generierung neuer Funktionalitäten, die gerade mit biogenen Produkten erreichbar sind.

Beide Aspekte standen im Fokus des Förderaufrufs „Klebstoffe und Bindemittel“, den das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) im Jahr 2014 veröffentlicht hat und der zu 39 Projekten (Einzel- und Verbundprojekte) führte, die von 2015-2019 unter der Koordination der FNR mit einer Gesamtfördersumme von rd. 8,4 Mio. € finanziell unterstützt wurden. Vorgestellt wurden die Ergebnisse am 18./19. September auf einem Abschlussworkshop beim IHD Dresden.

Nach Auswertung der Ergebnisse hat das BMEL am 15. Januar 2020 den Anschluss-Förderaufruf „Biobasierte Klebstoffe“ veröffentlicht. Bis 15. Juni 2020 können Projektideen für Klebstoffentwicklung für innovative Anwendungen und für neue, zusätzliche Funktionalitäten von Klebstoffe bei der FNR eingereicht werden.

Eine ausführliche Zusammenfassung der bisherigen Arbeiten und Ergebnisse bietet die Projektdokumentation.

Zusammenfassen lassen sich die Projekte unter fünf Schwerpunkten.

Die Suche nach alternativen, biobasierten Rohstoffen für Klebstoffe haben sich verschiedene Arbeitsgruppen zum Ziel gesetzt:

• Bioadhesives - Entwicklung innovativer Klebstoffsysteme auf Basis von Biopolymeren (FKZ 22027914, 22003915)
• BioBond - Biominetischer Klebstoff aus ligninhaltigen Pflanzenresten (FKZ 22030514, 22004615)
• BioDur - Klebstoffe auf Basis epoxidierter pflanzlicher Öle und hydroxyfunktioneller Polyester aus natürlichen Monomeren (FKZ 22020514, 22004715, 22004815)
• LignoGlue - Synthese von ligninbasierten Polymeren und deren Formulierung zu Klebstoffspezialitäten (FKZ 22026114, 22004415, 22004515)
• PURe-Glue - Neue biobasierte Oligomere als Diol- und Polyol-Komponenten in Polyurethan-Klebstoffen (FKZ 22013514)

Bei einigen Projekten stand die Unbedenklichkeit der Produkte für Umwelt und Gesundheit im Fokus. Ziel war eine Minderung oder sogar der Ersatz von schädlichen Stoffen in z.B. Holzprodukten, aber auch in Lebensmittelverpackungen - vor dem Hintergrund der Neueinstufungen bisher verwendeter Stoffe wie Formaldehyd, Borsäure und Natriumborate in gesetzlichen Regelungen:

• Glykolaldehyd-Aminoharze - Formaldehydfreie Aminoharze auf Basis von Glykolaldehyd für Holzwerkstoffe und Dekorpapiere (FKZ 22021114)
• Borawell - Boraxfreie Wellpappenherstellung (FKZ 22027314, 22017315)
• PVAc-ZuckerKlebstoff - Entwicklung formaldehyfreier Dispersionsklebstoffe auf Basis von Polyvinylacetat und Zuckerderivaten für die Holzwerkstoffherstellung (FKZ 22027514, 22003815)
• CycloCarb - Mehrcyclische organische Carbonate als Vernetzer für biobasierte und formaldehydfreie Klebstoffe (FKZ 22027014)

Hotmelt- oder auch Schmelzklebestoffe sind lösungsmittelfreie Klebstoffe, die in erwärmter geschmolzener Form auf die Klebefläche aufgetragen werden und beim Abkühlen ihre feste Form und Klebewirkung entfalten. Sie sind vielfältig einsatzbar, z.B. bei Verpackungen sowie in der Holz-, Möbel- und Bauindustrie. Derzeit basieren sie fast ausschließlich auf petrochemischen Grundstoffen. In den jetzt abgeschlossenen Projekten haben die Forscher*innen die Grundlagen für biobasierte Hotmelt-Klebstoffe gelegt, die in ihrer Performance und dem Preis-Leistungs-Verhältnis den petrochemischen in nichts nachstehen:

• BIOHM - Entwicklung biobasierter nicht reaktiver Hotmelt-Klebstoffe (FKZ 22026314)
• Glykopack - Entwicklung biobasierter Hotmelt-Klebstoffe und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen (FKZ 22021714, 22005515)
• BioPSA - Haftschmelzklebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe (FKZ 22026814, 22004015, 22004115, 22004215, 22004315)

In der Holz- und Holzwerkstoffindustrie hat sich in den letzten Jahren die Rohstoffsituation mit einem steigenden Laubholz- und einem zurückgehenden Nadelholzanteil stark geändert. Gesucht werden neue technisch und wirtschaftlich konkurrenzfähige, umwelt- und gesundheitlich unbedenkliche Bindemittel/Klebstoffe:

• HoFuPreg - Holzfurnierprepregs mit anteilig-biobasiertem Bindemittel (FKZ 22026014, 22005915, 22006015, 22006115, 22006215, 22006315)
• TGProHol - Transglutaminase-quervernetzte Proteine als Bindemittel für Holzwerkstoffe (FKZ 22025814, 22005315)
• InnoBond - Entwicklung materialadaptierter Klebstoffsysteme zur Verwendung in keilgezinkten und flächenverklebten Vollholzwerkstoffen aus unbehandelten und modifizierten einheimischen Laubhölzern (FKZ 22027114)
• Aminosilan - Entwicklung von innovativen Bindemitteln auf Basis von Aminosilan / Aminoplast zur Herstellung von Holzwerkstoffen (FKZ 22018814)

Ein interessantes Anwendungsgebiet für Klebstoffe ist die Medizin. Ein Aspekt ist ein Wundverband, der hautverträglich und gut ablösbar („low-trauma“) ist. Ausgangspunkt war ein Klebstoff auf Basis modifizierter Stärke:

• DextriPlast - Entwicklung von biogenen Schmelzklebesystemen für medizinische Anwendungen (FKZ 22027414, 22005415, 22022515)

Informationen zu den einzelnen Projekten finden Sie in der FNR-Projektdatenbank, wenn Sie im Suchfeld das jeweilige Förderkennzeichen (FKZ) eingeben.

Neben dem Förderschwerpunkt wurden bzw. werden im Rahmen des Förderprogramms Nachwachsende Rohstoffe weitere 21 Projekte (Initiativprojekte - Stand Anfang 2019) zum Thema Klebstoffe im Zeitraum 2015-2022 mit einer Gesamtfördersumme von 5 Mio. € finanziell unterstützt.