Proteinbasierte Klebstoffe für die Wellpappen- und Holzproduktherstellung

Klebstoffe in der Holz- und Möbelverarbeitung haben einen hohen Performance-Anspruch

Kaum eine Branche ist traditionell so verwurzelt wie die Möbelindustrie, deren Produkte durch Klebstoffe solide und dauerhaft geklebt werden. Je nach Anwendungsbereich werden an Möbel, Fenster, Türen, Treppen, Deckenkonstruktionen etc. unterschiedliche Anforderungen gestellt.

Doch auch in dieser Branche steigt die Nachfrage nach innovativen biobasierten Klebstoffen, um mit dem nachwachsenden Rohstoff Holz nahezu ganzheitlich nachhaltige Möbel bauen zu können. Hierbei bleibt der Anspruch an die Performance der gegenwärtigen Klebstoffe natürlich bestehen und die Herausforderung ist, diese auch mit biobasierten Rohstoffen zu erzielen.

Proteinbasierte Klebstoffe senken den Energiebedarf bei der Wellpappen-Produktion

Wellpappe ist aus einer oder mehreren Lagen eines gewellten Papiers aufgebaut, das auf eine Lage oder zwischen mehreren Lagen eines anderen Papiers oder einer Pappe geklebt ist. Bei der Verklebung der Wellpappe kommen nahezu ausschließlich Stärkeklebstoffe auf Basis von Mais, Kartoffeln, Weizen und z.T. auch auf Erbsenbasis zum Einsatz. Die Klebstoffe bestehen zu etwa 25 % aus Stärke und zu etwa 75 % aus Wasser. Der Energieeinsatz für die Trocknung der Wellpappe nach der Verklebung ist daher sehr hoch. Eine energiesparende Alternative für Stärkeklebstoffe sind synthetische Kaltleime. Hierdurch kann der Energiebedarf um etwa 70 % reduziert werden. Trotz dieses Vorteils konnten sich synthetische Kaltleime jedoch nicht durchsetzen. Dies liegt daran, dass ein Leim auf petrochemischer Basis ein System auf Basis von Stärke ersetzen würde. Da die Branche den nachhaltigen Ursprung und Charakter seiner Produkte sowie deren Recyclingfähigkeit betont, kommt dieser Systemwechsel nicht in Frage. Der Einsatz von Proteinen kann hier zielführend sein. Durch Erhöhung des Festkörperanteils der Klebstoffformulierung auf mind. 50 % und die Möglichkeit zur Verarbeitung bei niedrigeren Prozesstemperaturen im Vergleich zu Stärke kann der Energiebedarf der Wellpappen-Produktion erheblich reduziert werden.

Biobasierte Protein-Klebstoffe für Holz, Möbel, Verpackung, Papier, Wellpappe

Das Forschungsprojekt ProWellHo bedient diese Interessen durch die Entwicklung nachhaltiger wässriger Klebstoffe und Schmelzklebstoffe für Anwendungen im Holz-/Möbel- und dem Wellpappen-/Papier-Verpackungsbereich. Während bei der Anwendung in den Bereichen Holz/Möbel und Papier/Verpackung die Prüfung von biobasierten Rohstoffen zur Entwicklung von marktgerechten nachhaltigen wässrigen Klebstoffen im Fokus steht, soll bei der Wellpappenherstellung der bisher erforderliche Energieverbrauch unter Beibehaltung einer nachwachsenden Rohstoffbasis deutlich reduziert werden. Zur Erfüllung dieser Projektziele deckt das Projektkonsortium die gesamte Wertschöpfungskette ab. Hierbei sind Lieferanten verschiedener pflanzlicher Proteinquellen und Experten für die Aufbereitung von Rohproteinen, der Klebstoffentwicklung sowie der Wellpappen- und Holzproduktverarbeitung beteiligt.

Als biobasierte Rohstoffbasis für die geplanten Entwicklungen dienen verschiedenste pflanzliche Proteine. Aufgrund der Erfahrungen innerhalb des BMBF-geförderten Projekts TeFuProt 2 (Technofunktionelle Proteine 2, Laufzeit: 2018-2021) hat sich bei dem Einsatz von Proteinen als Klebrohstoff die Erhöhung der Wasserfestigkeit als eine der dominierenden Aufgaben herausgestellt. Durch gezielte Proteinextraktion und -modifikation sowie ggf. der Kombination mit Stärkeanteilen sollen im Rahmen des Projektes am Fraunhofer IVV Proteinpräparte mit guter Klebkraft und gleichzeitig hoher Wasserfestigkeit entwickelt werden.