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Vorhaben (FSP-Klebstoffe): Entwicklung biobasierter nicht reaktiver Hotmelt-Klebstoffe

Das Projekt "Vorhaben (FSP-Klebstoffe): Entwicklung biobasierter nicht reaktiver Hotmelt-Klebstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Agrartechnologie durchgeführt. Nicht reaktive Hotmelt-Klebstoffe sind lösemittelfreie Klebstoffe, die in geschmolzener Form auf die zu verbindenden Teile aufgetragen werden und ihre Klebewirkung beim Erstarren entfalten. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit werden sie zunehmend, vor allem in der Verpackungs-, Holz- und Möbel- und Bauindustrie eingesetzt, das Marktvolumen im europäischen Verpackungssektor beträgt zurzeit ca. 160kt/a. Aufgrund der sehr guten Eigenschaftsprofile und des guten Preis-Leistungsverhältnisses, basieren konventionelle Hotmelt-Klebstoffe praktisch ausschließlich auf petrochemischen Komponenten (Basispolymere, Wachse, Tackifier u.a.). Aufgrund schwindender fossiler Ressourcen und dem sich wandelnden Konsumentenverhalten hin zu einer vermehrten Verwendung biobasierter Produkte steigt auch die Nachfrage nach biobasierten Hotmelt-Klebstoffen, vor allem für Papier- und Kartonverpackungen stetig. In den vergangenen 25 Jahren wurden bereits erste biobasierte Basispolymere für Hotmelt-Klebstoffe entwickelt. Diese konnten sich aufgrund mangelnder Eigenschaften, hoher Kosten und schlechter Verfügbarkeit nicht durchsetzen. Daher sollen im beantragten Projekt neue biobasierte Basispolymere für reaktive Hotmelt-Klebstoffe hergestellt und als Komponenten für die Entwicklung neuartiger Hotmelt-Klebstoffe für Papier- und Kartonverpackungen eingesetzt werden. Die biobasierten nicht reaktiven Hotmelt-Klebstoffe sollen konventionelle Hotmelt-Klebstoffe ersetzen und mit den etablierten Prozess- und Verarbeitungstechnologien kompatibel sein. Die geplanten Arbeiten umfassen die Entwicklung von biobasierten Homopolyestern, Copolyestern und Polyesterblends sowie deren klebtechnische Charakterisierung, die Formulierung von reaktiven Hotmelt-Klebstoffen und deren Prüfung unter industriellen Bedingungen. Hierbei wird auch ein bestehender Anpassungsbedarf konventioneller Verarbeitungstechnologien ermittelt.

Teilvorhaben 2: Synthese und Formulierung der Klebstoffe auf Basis von Zuckerlatices

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Synthese und Formulierung der Klebstoffe auf Basis von Zuckerlatices" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Technologie der Kohlenhydrate - Zuckerinstitut durchgeführt. Die Herstellung von neuen Haftklebstoffen auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen für Transdermale Therapeutische Systeme in Form von wäßrigen Polymerdispersionen wird in diesem Teilvorhaben angestrebt. Die Polymerdispersionen werden auf der Basis von Zuckerderivaten mit umweltfreundlichen (lösungsmittelfreien) Verfahren hergestellt. Ausgehend von Glucose, Glucosederivaten und Saccharose werden sowohl wasserlösliche als auch wasserunlösliche Zuckermonomere synthetisiert. Bei der Auswahl der Comonomeren wird die Hautverträglichkeit berücksichtigt, weshalb zunächst Alkylacrylate und Vinylester untersucht werden. Als Verfahren wird die Emulsionspolymerisation des Typs 'Öl in Wasser' eingesetzt. Die Eigenschaften der resultierenden Polymerteilchen unterscheiden sich wesentlich von denen herkömmlicher, linearer Polymeren. Die gewünschten Eigenschaften der Zuckerlatices wie z. B. Verfilmbarkeit, Klebrigkeit, Hautverträglichkeit und Kompatibilität mit Wirkstoffen werden hinsichtlich der Polarität und Löslichkeit der pharmazeutischen Wirkstoffe gezielt gesteuert.

Teilvorhaben 1: Synthese und Formulierung der Klebstoffe auf Basis von Kohlenhydratmonomeren

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Synthese und Formulierung der Klebstoffe auf Basis von Kohlenhydratmonomeren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Makromolekulare Chemie durchgeführt. Für die Herstellung transdermaler Pflaster werden Haftklebstoffe eingesetzt, die z. Z. ausschließlich auf petrochemischer Basis hergestellt werden. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von neuen Haftklebstoffen unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Hotmelt-Haftklebstoffe enthalten polymere Bindemittel, die sich den Polyacrylaten zuordnen lassen. Es sollen entsprechend lineare Polymere aus ungesättigten Zuckerbausteinen synthetisiert werden. Die Ausbildung von verzweigten Strukturen zwecks Anbindung des klebrigmachenden Bestandteils an die polymere Matrix wird ebenfalls überprüft. Die Komponenten der Bindemittel lassen sich durch chemische und biotechnologische Metoden aus einheimischen nachwachsenden Rohstoffen herstellen Die Bindemittel werden zu Hotmelt-Klebstoffen verarbeitet, die zur Produktion transdermaler Pflaster geeignet sind.

Teilvorhaben 4: Entwicklung von Transdermalen Therapeutischen Systemen mit Hotmelthaftklebstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Entwicklung von Transdermalen Therapeutischen Systemen mit Hotmelthaftklebstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Novosis AG durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, transdermale therapeutische Pflaster unter Nutzung nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln, die biologisch abbaubar sind und nach einem umweltverträglichen Prozeß hergestellt werden können. Für den notwendigen Schmelzklebstoff wird ein gut hautverträgliches und eigenklebriges Polymer auf Basis funktionalisierter niedermolekularer Kohlenhydrate entwickelt. Durch gezielte Wahl der funktionellen Gruppen in den Monomeren und durch Copolymerisation mit geeigneten Comonmeren soll das Polymer insgesamt biologisch abbaubar sein. Die Zusammensetzung des Schmelzklebstoffs wird so eingestellt, daß der pharmazeutische Wirkstoff darin löslich ist, nicht auskristallisiert und in zeitlich konstanter Menge freigesetzt werden kann. Die Verarbeitung der Klebstoff-Wirkstoff-Mischung muß in der Schmelze bei einer Temperatur möglich sein, die nicht zu einer thermischen Zersetzung des Wirkstoffs führt. Im Rahmen des Teilvorhabens 4 erfolgt vornehmlich die Formulierung des Schmelzklebstoffs unter industriellen Randbedingungen, anwendungstechnische Untersuchungen sowie die Herstellung von Produktmustern der angestrebten Pflastertypen.

Entwicklung eines Trinkhalmapplikators für Getränkeverpackungen ohne Verwendung von Hot-Melt-Klebstoffen

Das Projekt "Entwicklung eines Trinkhalmapplikators für Getränkeverpackungen ohne Verwendung von Hot-Melt-Klebstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Megatech Automatisierungstechnologie und Consulting durchgeführt.

Teilvorhaben 3: Pharmazeutische ex vivo Charakterisierung neuer Hotmelthaftklebstoffe und damit hergestellter transdermaler Pflaster

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Pharmazeutische ex vivo Charakterisierung neuer Hotmelthaftklebstoffe und damit hergestellter transdermaler Pflaster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Pharmazeutische Technologie durchgeführt. Gesamtziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung neuer Hotmelt-Haftklebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe und ihr Einsatz zur Herstellung arzneistoffhaltiger transdermaler Pflaster. Im Rahmen des Teilvorhabens 3 erfolgt die pharmazeutische Charakterisierung der entwickelten Klebstoff-Formulierungen im Hinblick auf Hautverträglichkeit, Stabilität des Wirkstoff-Klebstoff-Gemisches, Wirkstofffreigabe in vitro sowie Hautpermeation durch exzidierte humane Hornhaut und durch organotypische Hautkonstrukte in vitro. Neben dem Auffinden eines Pflaster-Prototyps werden grundlegende Erkenntnisse über Interaktionen der neuartigen Klebstoffe mit Hautstrukturen und über Transportstrukturen innerhalb der Hautbarriere erwartet. Die resultierenden Ergebnisse werden richtungsweisend für die Eingrenzung von Klebstoffen sein, die zur Herstellung von Pflaster-Prototypen geeignet sind.

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