Bio hot melt adhesive web
Projektleiter: Andreas Krypczyk
Projektnummer: 49MF220039
Laufzeit: 01.08.2022 – 31.01.2025
Aufgabenstellung
Schmelzklebstoffe machen etwa 15–20 % des gesamten Klebstoffmarktes aus, mit einer weiterhin steigenden Tendenz. Eine besondere Variante dieser Klebstoffe sind Schmelzvliese. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schmelzklebstoffen werden sie nicht als flüssige Schmelze aufgetragen, sondern erst nachträglich durch Wärme aktiviert. Schmelzvliese liegen in trockener Form vor und kommen in der Regel ohne Trägerfolie oder Silikonpapier aus. Sie ähneln einem Parallelvliesstoff, wobei der Klebstoff keine geschlossene Folie bildet, sondern kleine Zwischenräume aufweist. Dadurch entsteht keine vollflächige Verklebung, sondern eine offene, flexible und atmungsaktive Struktur. Aufgrund dieser Beschaffenheit werden Schmelzvliese auch als Klebstoffvlies oder -netz bezeichnet. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Schmelzvlieses, das möglichst vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen besteht.
Ergebnisse
Als Referenzmaterialien wurden verschiedene Copolyamide und Copolyester herangezogen, die üblicherweise in konventionellen Schmelzvliesen eingesetzt werden. Die daraus abgeleiteten Materialeigenschaften dienten als Zielgrößen für die Entwicklung neuer biobasierter Schmelzklebstoffe. Als biobasierte Ausgangsmaterialien kamen Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS), biobasiertes PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) sowie PA (Polyamid) zum Einsatz. Zur gezielten Anpassung der Klebstoffeigenschaften wurden verschiedene biobasierte Harze, Wachse und Weichmacher in die Rezepturen integriert. Verträglichkeitsuntersuchungen ermöglichten die Auswahl geeigneter Harz- und Wachstypen für die jeweilige Biopolymermatrix. Die Herstellung der Schmelzklebstoffe sowie der daraus erzeugten Schmelzvliese erfolgte mithilfe institutseigener Extrusionsanlagen und einer Meltblownanlage. Mittels statistischer Versuchsplanung wurden Formulierungen auf der Basis der verschiedenen Biopolymere erstellt. Diese wurden im Extruder hergestellt und nach den Methoden einer umfassenden Prüfmatrix bewertet. Darüber hinaus konnte mit Unterstützung eines Kooperationspartners die Übertragung ausgewählter Rezepturen in den industriellen Maßstab erfolgreich umgesetzt werden, einschließlich der anschließenden Bewertung der daraus hergestellten Vliesstoffe. Vielversprechende Formulierungsansätze wurden auf Basis von PLA und biobasiertem EVA entwickelt. Die besten Resultate wurden mit Formulierungen auf PBS- und PE-Basis erzielt. Besonders PBS-basierte Schmelzvliese überzeugten durch ihre ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, einen geeigneten Schmelzpunkt, hohe Trennkräfte sowie eine gute chemische Beständigkeit. Die Zusammenarbeit mit dem Vlieshersteller soll daher fortgesetzt und die Vliese gezielt weiterentwickelt werden.
Anwendung
Schmelzvliese finden Anwendung in der Textil- und Bekleidungsindustrie, insbesondere zum Kaschieren, Fixieren und als Einlagenmaterial. Darüber hinaus werden sie in technischen Textilien zur Herstellung von Verbundwerkstoffen und Laminaten eingesetzt.
In der Automobilindustrie dienen Schmelzvliese unter anderem für Innenverkleidungen sowie für akustische und thermische Dämmbauteile. Weitere Einsatzgebiete liegen im Bauwesen, beispielsweise in Dach- und Fassadenbahnen sowie in Isolationssystemen. Außerdem kommen Schmelzvliese in Hygiene- und Medizinprodukten, in Filtermedien sowie in der Verpackungs- und Etikettiertechnik zum Einsatz.
