Neue Schmelzkleber aus Hybridpolymeren mit einstellbaren Eigenschaften

Das Ziel des Vorhabens war die Entwicklung neuer Schmelzkleber mit einstellbaren Eigenschaften auf der Basis von Hybriden aus synthetischen Polymeren und schmelzbaren Polysaccharidderivaten. Die wenigen Nachteile der Schmelzkleber, wie das permanente Kriechen unter mechanischer Belastung und die zumeist hohe Hydrophobie erschweren bisher den Einstieg in neue Anwendungsfelder. Die Projektidee bestand also in der Ausnutzung der herausragenden Eigenschaften der Polysaccharide zur Herstellung einer neuen Klasse nachhaltiger Schmelzklebstoffe mit einstellbaren Eigenschaften. Synthetische Polymere wurden zusammen mit verschiedenen thermoplastischen Cellulosederivaten extrudiert, zur Überwindung von Unverträglichkeiten wurden in einigen Fällen polymere Vermittler eingesetzt.

Die thermoplastischen Cellulosederivate Hydroxypropylcellulose (HPC), Ethylcellulose(EC), Celluloseacetatpropionat (CAP und Celluloseacetatbutyrat (CAB) konnten erfolgreich mit einer Auswahl an synthetischen Polymeren compoundiert werden. REM-Aufnahmen bestätigen die Mischbarkeit der jeweils 2 polymeren Komponenten. Phasenseparation ist nur bei unverträglichen Partnern (hydrophil + hydrophob) zu beobachten. Die Hybridpolymere wurden umfangreich charakterisiert und auf ihre Anwendungsmöglichkeiten untersucht. Sie besitzen eine hohe Festigkeit und sind im Vergleich mit rein synthetischen Kunststoffen spröde. Die Klebkraft auf Holz liegt bei vielen Mischungen auf dem Niveau kommerzieller Schmelzkleber oder darüber. Durch Art und Menge der Zweitpolymere lassen sich Eigenschaften wie Festigkeit, Dehnbarkeit, Sprödigkeit, Klebkraft, Wasseraufnahme, etc. einstellen. Einige der entwickelten Hybridpolymere eignen sich daher sehr gut als Schmelzkleber. Darüber hinaus besitzen sie einen Anteil an biobasierten Polymeren. Die Polyolefine Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) sind aufgrund ihrer Hydrophobie zunächst mit keinem der Cellulosederivate mischbar. Der Einsatz von maleinsäureanhydridgepfropftem Polypropylen, eines kommerziell erhältlichen Vermittlers, ermöglichte die problemlose Herstellung solcher Hybride. Besonders interessant sind Polymermischungen mit kleinen Anteilen Cellulosederivat. Sie besitzen gute mechanische Eigenschaften und sind gut verarbeitbar (MFI vergleichbar mit reinem PP). Diese Hybridpolymere kann man als „hydrophilisierte“ Polyolefine auffassen. Gegenüber den reinen Polyolefinen sind sie besser mit wässrigen Medien benetzbar, besser färbbar und besitzen eine angenehmere Haptik.