Forschende am Fraunhofer WKI entwickeln biobasierte Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe und biogener Reststoffe. Klebstoffe mit ihren vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind eine Schlüsseltechnologie, um Materialien zu verbinden und damit endliche Ressourcen zu schonen. Aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums sind Klebstoffe ein Wachstumsmarkt. Die Substitution konventioneller Klebstoffe durch biobasierte Klebstoffe leistet einen wichtigen Beitrag zur Realisierung einer biobasierten Kreislaufwirtschaft.
Unzählige Produkte, die uns im Alltag begegnen, werden mit Hilfe von Klebstoffen hergestellt. Beispiele sind Bücher, Handys, Matratzen, Autos oder Etiketten auf Flaschen. Die Klebtechnik als Fügetechnologie ermöglicht das sichere, flächige und kraftschlüssige Verbinden von Materialien, ohne deren Eigenschaften zu verändern.
Ein wichtiges Einsatzgebiet für Klebstoffe ist unter anderem der Leicht- und Hybridbau. Durch geschickte Kombination von Werkstoffen kann Gewicht eingespart werden. Leichte Werkstoffe, Bauteile, gegebenenfalls mit kombinierten Eigenschaften, und Produkte benötigen weniger Transportenergie und oft auch weniger Rohstoffe. Darüber hinaus ermöglichen schaltbare Klebstoffe eine deutliche Verbesserung der Recyclingfähigkeit durch einfache Materialtrennung nach der Nutzungsphase. Klebverbindungen dieser Varianten werden ein- und nach Gebrauch wieder ausgeschaltet, so dass die einzelnen Bauteile sinnvoll wiederverwendet werden können. Aber auch Produkte mit traditionellen Klebfugen lassen sich in vielen Fällen leicht trennen oder wiederverwenden.
Forschende des Fraunhofer WKI entwickeln biobasierte Klebstoffe, also synthetisch hergestellte Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Ein Beispiel dafür ist ein neuartiger formaldehydfreier Klebstoff auf Basis von Lignin und Zuckeraldehyden. In einem anderen Projekt testen die Forschenden, ob sich Humine zum Kleben von Holz eignen. Die verwendeten Humine sind Reststoffe, die bei der Produktion der PET-Alternative Polyethylenfuranoat (PEF) anfallen und derzeit noch keine Anwendung finden.
Die Holzfaserplatte der Zukunft könnte ganz ohne herkömmlichen Klebstoff auskommen. Stattdessen werden in einem neu gestarteten Projekt die natürlichen Bindekräfte des Holzes genutzt: Zuerst werden diese Kräfte von den Forschenden aktiviert und dann fügen sie biobasierte Präadhäsive hinzu. Während des Heißpressens bildet sich der Klebstoff direkt auf der Oberfläche der Holzfasern.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln auch biologische Klebstoffe, die auf Pilzen, also lebenden, wachsenden Organismen basieren. Die Forschenden nutzen das organisch wachsende Pilzmyzel als natürliches Bindemittel, um aus pflanzlichen Reststoffen Dämmstoffe herzustellen.
Mit künstlich hergestellten Klebstoffen, die Prinzipien aus der Natur nachahmen, so genannten bioinspirierten Klebstoffen, finden die Forschenden heraus, ob sich diese als Fügetechnologie für Leichtbauteile im Mobilitätssektor eignen. Der biobasierte schaltbare PU-Flächenklebstoff ermöglicht es, plattenförmige Schichtwerkstoffe aus Holz oder Holz-Metall herzustellen, die erst im weiteren Verlauf der Prozesskette zu 3D-Bauteilen umgeformt werden. Zudem lassen sich durch die wiederlösbare Klebverbindung Holz und Metall nach der Nutzungsdauer sortenrein und schadensfrei voneinander trennen.
Bauen aus und mit Holz leistet einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Durch die Kombination mit Beton erweitert sich der Einsatzbereich von Holzkonstruktionen und Substrate können besser hinsichtlich ihrer Eigenschaften ausgenutzt werden. Eine vom Fraunhofer WKI mitentwickelte Klebetechnologie ermöglicht die beschleunigte Herstellung von Holz-Beton-Verbundelementen (HBV-Elementen). Ziel ist es, das Bauen mit HBV-Elementen im mehrgeschossigen Hochbau als wettbewerbsfähige Alternative zu reinen Stahlbetonfertigteilen zu etablieren. Die Forschung trägt dazu bei, den Anteil nachwachsender Rohstoffe im Bauwesen zu erhöhen und damit Klima- und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Wie gut sich Holz kleben lässt, hängt unter anderem von den holzeigenen Extraktstoffen ab. Gemeinsam mit Partnern untersuchen die Forschenden des Fraunhofer WKI in einem weiteren Projekt den Extraktstoffgehalt verschiedener Hölzer und deren Einfluss auf die Verklebungseigenschaften. Damit schaffen sie die Grundlage für holzartenspezifische Klebstoffsysteme oder Zusatzstoffe wie Primer in der Bauindustrie – auch für Laubhölzer, die in Zukunft voraussichtlich vermehrt eingesetzt werden.
Die Forschenden beschäftigen sich auch mit der Frage, wie borkenkäfergeschädigtes Fichtenkalamitätsholz unter anderem für die Herstellung von Holzwerkstoffen und geklebten Massivholzprodukten für die Bau- und Möbelindustrie genutzt werden kann, auch wenn dieses für bestimmte Zeit stehend im Wald oder in speziellen Trockenlagern gelagert wird. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen die entsprechenden Holzqualitäten zur Herstellung langlebiger Bauprodukte oder Holzwerkstoffe. Mit einem Leitfaden wollen sie zudem Waldbesitzenden und der Holzindustrie konkrete Handlungsempfehlungen geben.
