Die meisten kommerziellen Klebstoffe basieren nach wie vor auf Erdöl. Nachhaltigere Alternativen werden daher dringend gesucht. Biobasierte Klebstoffe kommen zwar ohne Erdöl als Rohstoff aus, müssen aber häufig noch aufwendig chemisch verändert werden oder haften nicht gut genug. Ein Forschungsteam um Ufuk Gürer von der Technischen Universität München hat nun untersucht, ob sich aus Mistelbeeren ein leistungsfähiger Kleber herstellen lässt. Dabei haben sich die Forschenden von der Natur inspirieren lassen: Die Samen der Mistel haften mithilfe einer klebrigen Substanz an Ästen und können so neue Wirtsbäume besiedeln.
Klebstoff aus drei natürlichen Zutaten
„Unser Ansatz nutzt einen natürlichen Rohstoff mit außergewöhnlichen Hafteigenschaften und kommt mit vergleichsweise einfachen Zutaten aus“, erklärt Gürer. Die Forschenden stellten ihren Klebstoff aus dem natürlichen Zuckergemisch der Mistelbeeren her und kombinierten dieses mit Gerbsäure und Apfelsäure. Auf Erdölbestandteile und eine zusätzliche chemische Behandlung der Ausgangsstoffe verzichteten sie. Das Gemisch wurde 18 Stunden lang erhitzt und wandelte sich dadurch zu einer zähen, dunklen Masse. Anschließend testeten Gürer und sein Team, wie gut der Klebstoff auf verschiedenen Materialien wie Holz, Edelstahl, Aluminium, Glas und Teflon haftet. Außerdem untersuchten sie, wie stabil die Klebeverbindungen bei sehr niedrigen Temperaturen bleiben und ob sich der Klebstoff nach dem Lösen durch Wärme erneut aktivieren lässt.
Das Ergebnis: Der Mistelkleber hält ähnlich gut wie erdölbasierte Spezialkleber aus der Industrie. Er erreichte in den Versuchen hohe Festigkeiten auf unterschiedlichen Materialien, darunter Birkenholz, Edelstahl, Aluminium und Glas. Selbst auf Teflon, das wegen seiner antihaftenden Oberfläche nur schwer zu verkleben ist, entstanden stabile Verbindungen. Die Haftkraft erreichte Werte von bis zu 7,8 Megapascal, wie Gürer und seine Kollegen ermittelten. „Die Mistelbeere verwendet molekulare Bausteine und Mechanismen, die zusammen mit den von uns gewählten Zusätzen eine sehr starke Haftung ergeben“, sagt Seniorautor Oliver Lieleg von der TU München. Dafür reiche es aus, die Klebeflächen während des Aushärtens mit der Hand zusammenzudrücken.
Wiederverwendbar und klebt auch bei Kälte
Weitere Versuche ergaben, dass der neue Mistelkleber auch bei extrem niedrigen Temperaturen von bis zu minus 150 Grad haftfähig und stabil bleibt. Gleichzeitig lässt sich der Klebstoff durch Erwärmen lösen und nach erneutem Erhitzen auf rund 90 Grad wiederverwenden. Dadurch können verklebte Teile mehrfach voneinander getrennt und wieder zusammengefügt werden. Das könnte besonders bei elektronischen Geräten von Vorteil sein: Displays, Gehäuse oder andere verklebte Komponenten lassen sich so leichter austauschen, ohne die Bauteile zu beschädigen, wie das Team erklärt. Gleichzeitig vereinfacht das auch das Recycling. Wegen seiner Stabilität bei sehr niedrigen Temperaturen könnte der Klebstoff zudem auch für Anwendungen in der Raumfahrt interessant sein.
Für große Produktionsmengen eignet sich das Verfahren bisher allerdings noch nicht. „Langfristig wollen wir diese Prinzipien auf industrielle Herstellungsverfahren übertragen und die entscheidenden Klebstoffbestandteile künftig unabhängig von der Pflanze herstellen und damit den Kleber skalierbar machen“, sagt Lieleg.
Quelle: Technische Universität München. Fachartikel: Advanced Materials, doi: 10.1002/adma.74322
