25.02.2020 - Aalto University

"Öko"-Superkleber durch Kombination aus pflanzlichen Partikeln und Wasser

In einer in Advanced Materials veröffentlichten Studie haben Forscher der Aalto University, der University of Tokyo, der Sichuan University und der University of British Columbia gezeigt, dass pflanzliche Cellulose-Nanokristalle (CNCs) einen Klebstoff bilden können, der die Konzepte der Nachhaltigkeit, der Leistung und der Kosten, die in der Regel äußerst schwierig gleichzeitig zu erreichen sind, vollständig integriert.

Im Gegensatz zum Sekundenkleber entwickelt der neue Öko-Kleber seine volle Festigkeit in einer bevorzugten Richtung, ähnlich wie "Peel and Stick"-Kleber. Beim Versuch, die geklebten Komponenten entlang der Hauptebene der Verbindung zu trennen, ist die Festigkeit mehr als 70 Mal höher als in der Richtung senkrecht zu dieser Ebene. All dies bedeutet, dass ein einziger Tropfen des "Öko"-Klebstoffs genug Festigkeit hat, um bis zu 90 kg Gewicht zu halten, sich aber trotzdem bei Bedarf leicht mit einem Fingerdruck entfernen lässt. Wie Dr. Blaise Tardy von der Aalto-Abteilung für Bioprodukte und Biosysteme es ausdrückt: "Die Fähigkeit, diese Menge an Gewicht mit nur wenigen Tropfen zu halten, ist enorm, insbesondere bei einer natürlichen Lösung auf Pflanzenbasis.

Diese Art von Eigenschaften sind nützlich, um zerbrechliche Komponenten in Maschinen zu schützen, die plötzlichen physischen Schocks ausgesetzt sein können, wie z.B. hochwertige Komponenten in der Mikroelektronik, um die Wiederverwendbarkeit von wertvollen strukturellen und dekorativen Elementen zu erhöhen, um neue Lösungen für Verpackungsanwendungen zu finden und - im Allgemeinen - um umweltfreundlichere Klebelösungen zu entwickeln.

Herstellung eines mit einem Marktführer vergleichbaren Produkts zu niedrigen Kosten und mit neuen Eigenschaften

Darüber hinaus hat das Team im Vergleich zum derzeitigen Ansatz der Herstellung von hochfesten Klebstoffen, der komplexe und teure Wege einschließen kann, gezeigt, dass ihre Lösung nur aus biobasierten Partikelquellen aus Pflanzen (mit vergleichsweise vernachlässigbaren Kosten) und nur der Zugabe von Wasser besteht. Da die Aushärtungszeit mit der Verdunstung der Wasserphase verbunden ist (derzeit ~2 Stunden), kann sie z.B. mit Wärme kontrolliert werden.

Aalto Professor Orlando Rojas sagt: "Das Erreichen eines tiefen Verständnisses darüber, wie die Cellulose-Nanopartikel, gemischt mit Wasser, einen so hervorragenden Klebstoff bilden, ist ein Ergebnis der Arbeit zwischen mir, Dr. Tardy, Luiz Greca, Professor Hirotaka Ejima, Dr. Joseph J. Richardson und Professor Junling Guo und es unterstreicht die fantastische Zusammenarbeit und die Integration von Wissen zur Entwicklung einer äußerst attraktiven, kostengünstigen und sicheren Anwendung.

Dr. Blaise Tardy: 'Gute, grüne Verpackungen mit schlechtem Klebstoff machen die Verpackung immer noch schlecht.'

Darüber hinaus sind die Aussichten für eine weltweite Nutzung (in einer 40B€-Industrie) recht attraktiv, da die Produktion von Cellulose-Nanokristallen weltweit ständig zunimmt, was durch Anreize im Rahmen der zirkulären Bioökonomie unterstützt wird.

Dr. Tardy fügt hinzu: "Der wirklich spannende Aspekt dabei ist, dass unser neuer Klebstoff zwar direkt aus Restbiomasse, wie z.B. aus der Agroindustrie oder aus Recyclingpapier, gewonnen werden kann, aber die derzeit verfügbaren kommerziellen synthetischen Produkte in vielerlei Hinsicht übertrifft.

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