15.11.2023

Reversibler Kleber

Recycling eines wasserbasierten Klebstoffs durch Änderung des pH-Wertes.

Strukturelle Klebe­systeme wie zum Beispiel Zwei­komponenten-Klebstoffe bilden nach der Reaktion eine feste Einheit und lassen sich entlang der Klebefläche nicht mehr lösen. Haftkleber wie zum Beispiel Tesafilm können dagegen durch Zugkraft wieder sauber abgelöst werden. Adriana Sierra Romero, Katarina Novakovic und Mark Geoghegan von der Universität Newcastle in Großbritannien haben nun einen Zwischenweg gewählt: Ladungs­wechselwirkungen an der Klebefläche bieten einen strukturellen Verbund, der sich aber neutra­lisieren und somit wieder lösen lässt.

Abb.: Illlustration eines reversiblen, wasserbasierten Klebstoffs.
Abb.: Illlustration eines reversiblen, wasserbasierten Klebstoffs.
Quelle: Wiley-VCH

Um die anziehende Ladungs­wechselwirkung zu erreichen, entwickelte das Team zwei wasser­basierte Polymer­dispersionen, die auf Oberflächen aufgetragen werden können. Das Grundpolymer war in beiden Fällen ein Copolymer aus den gängigen und preiswerten Komponenten Styrol und Butylacrylat. Um die beiden entgegen­gesetzt geladenen Dispersionen zu erzeugen, umhüllten die Forschenden die Teilchen in einem Fall mit dem Tensid Laurylsulfat und einpolymeri­sierter Acryl­säure, die im neutralen bis alkalischen pH-Bereich negativ geladen sind. Im anderen Fall bestand die Tensidhülle aus dem Polysaccharid Chitosan, das im neutralen oder sauren Milieu positiv geladen Aminogruppen enthält.

Beide Polymerdispersionen bildeten gut haftende Beschichtungen auf vielen Oberflächen. In Kontakt gebracht, klebten die Flächen durch die elektro­statischen Wechsel­wirkungen zwischen den positiven und negativen Ladungen fest zusammen, auch in feuchter oder nasser Umgebung, wie das Team ausführte. Wurde der pH-Wert durch Zugabe einer starken Säure oder Base jedoch geändert, neutralisierte entweder das saure Milieu die negativen Ladungen oder das basische Milieu die positiven Ladungen an den Klebstoffen, und die Haftung verschwand.

Das Forschungs­team beschreibt das pH-empfindliche Klebesystem als neuartigen recycelbaren Mittelweg zwischen den Struktur­klebern, die nicht lösbare Bindungen haben, und den abzieh­baren Klebefilmen, deren Bindung auf physikalischen Wechsel­wirkungen beruht. Zudem habe der entwickelte Kleber weitere Vorteile, denn zum einen haftete er auf stark wasser­abweisenden Poly­propylen-Oberflächen, die mit wässrigen Klebesystemen sonst kaum erreichbar sind. Zum anderen konnte auch ein nachhaltiger Grundstoff aus Sojaöl verwendet werden, womit ein weiterer Schritt in Richtung umwelt­freundliches, recycling­fähiges Kleben möglich wäre.

GdCh / JOL

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