Lijmen worden meestal gemaakt op basis van aardolie. Maar ze kunnen ook worden verkregen uit hernieuwbare grondstoffen, zoals proteïnen, natuurrubber, zetmeel of cellulose. Onderzoekers van Fraunhofer werken aan de nieuwe recepten voor industriële toepassingen.
Schoenen, auto’s, vliegtuigen, rotorbladen voor windturbines, zelfklevende notitie blaadjes of behangplaksel: lijm wordt bij veel producten gebruikt. Meer dan 820.000 ton van dit materiaal werd in 2010 in Duitsland geproduceerd. Het grootste deel van de lijmen werd vervaardigd op aardolie basis. De industrie biedt langzaam aan ook lijmen van hernieuwbare grondstoffen zoals zetmeel, cellulose, dextrine en eiwitten. De eerste producten zijn bijvoorbeeld de behang lijm en de plakstift.
Lijmen met polymelkzuur
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht werkten in twee projecten aan nieuwe lijmrecepten op basis van hernieuwbare grondstoffen. Samen met de hogeschool in Westfalen, locatie Recklinghausen en de ondernemingen Jowat, Logo tape en Novamelt ontwikkelen de onderzoekers uit Oberhausen een drukgevoelige lijm voor industriële toepassingen. Het ministerie voor Voedselvoorziening, Landbouw en Consumentenbescherming ondersteunt het onderzoeksproject. Dit soort lijmen wordt onder andere gebruikt in hechtpleisters, zelfklevende etiketten of kleefband. Hieraan worden bijzonder hoge eisen gesteld: ze moeten bij kamertemperatuur permanent blijven kleven. Met een lichte druk moeten ze wel op bijna elke ondergrond hechten en toch zonder sporen na te laten weer worden los gehaald. De hechtkracht moet daarbij precies op de desbetreffende toepassing afgestemd zijn.
De basis van dit soort kleefstof wordt gevormd door de ruggengraat polymeer. Deze geven lijmen de inwendige stevigheid (cohesie). De opdracht van de Umsicht-onderzoekers is het om de ruggengraat polymeer uit de grondstof polymelkzuur te ontwikkelen. De biologische grondstof heeft een belangrijk voordeel: omdat melkzuren industrieel op grote schaal kunnen worden geproduceerd, is het goedkoop. De kosten liggen in de buurt van de prijzen van fossiele ruggengraat polymeren. “Toch verschillen de ruggengraat polymeer melkzuren qua eigenschappen volledig van de eigenschappen van de momenteel gebruikte polymeren, zoals poly-acrylaten en de op styreen gebaseerde blockcopolymere”, zegt dr.-ing. Stephan Kabasci, hoofd van de afdeling hernieuwbare grondstoffen bij het Umsicht. Daarom moeten de onderzoekers een volledig nieuw model voor de receptuur ontwikkelen.
Deze lijm is gebaseerd op de hernieuwbare grondstof polymelkzuur (foto Heike Holthausen)
Verpakkingen met composteerbare folie
Lijmen zitten echter ook in veel verpakkingen. Gelaagde folie beschermt bijvoorbeeld levensmiddelen tegen vuil, vocht en chemicaliën. Daarbij worden bedrukte verpakkingen en gedrukte artikelen van papier enkel- of dubbelzijdig met een transparante, glanzende, matte of reliëf folie overtrokken. In een samenwerkingsproject ontwikkelen de wetenschappers van Umsicht samen met de firma’s Achilles Papierveredelung Bielefeld, Jowat en Deckert Management Consultants een nieuw soort lijmsystemen, die wel voldoen aan de hoge kwaliteitseisen, maar ook composteerbar zijn. De onderzoekers gaan daarbij voornamelijk uit van dispersie kleefstoffen op waterbasis. Bij deze materialen zijn de lijmbestanddelen zeer fijn verdeeld in het water. Ze worden enkelzijdige ingesmeerd en nat opgeplakt.
Voor een andere mogelijkheid om biologische kleefstoffen te ontwikkelen levert de natuur het voorbeeld: de bijzondere lijm, die geproduceerd wordt door de mosselkanker Dosima. Deze hecht zich stevig aan drijvende rommel. De superlijm is zo sterk, dat ze met de gebruikelijke oplosmiddelen bijna niet in bestanddelen uiteenvalt. De speciale bijzonderheid: de lijm hardt ook onder water uit. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen proberen nu uit te zoeken, uit welke aminozuur bouwstenen deze proteïnen zijn opgebouwd. “Als dat is gelukt, kunnen we een tweede stap zetten om de klevende proteïne in het laboratorium na te bouwen”, zegt dr. Ingo Grunwald, expert voor biologische lijm soorten bij het IFAM. Zulke bio-lijmsoorten zijn vooral in de medische wereld interessant: ze zouden snijwonden kunnen sluiten en pennen en schroeven bij botbreuken kunnen ondersteunen of vervangen.
