
TANIPU: Tannin-basierte NIPU-Klebstoffe für tragende Holzwerkstoffe
Forschungsprojekt zur Entwicklung, Prüfung, Hochskalierung und Bewertung von VOC-emmissionsarmen, Tannin-basierten NIPUs (Tannin-basierten, isocyanatfreien Polyurethanen) als biobasierte Klebstoffe für tragende Holzwerkstoffe
Foto: Lignotrend

Hintergrund und Ziele
In der Holzwerkstoffindustrie spielen Klebstoffe eine wichtige Rolle und werden in großen Mengen benötigt. Mit konventionellen formaldhydhaltigen Klebstoffen wie z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harz verklebtes Holz kann u. U. Formaldehyd freisetzen. Formaldehydfreie Polyurethan-Klebstoffe enthalten bisher i. d. R. toxisches Isocyanat, welches bei der Verarbeitung des Klebstoffs und im Brandfall kritisch ist. Zusätzlich basieren diese Klebstoffe fast ausschließlich auf fossilen Ressourcen.
Das Ziel des TANIPU-Projekts ist die Entwicklung eines vollständig biobasierten, wasserbasierten, formaldehyd- und isocyanatfreien Polyurethan-Klebstoffs (NIPU-Klebstoffs) für tragende Holzbauteile. Hauptbestandteil des NIPU-Klebstoffs ist auf dem Markt verfügbares, holzbasiertes Quebracho-Tannin. Neben der Klebstoffentwicklung werden die Syntheseschritte hochskaliert, der Klebstoff in industriellen Demonstratoren getestet und hinsichtlich Umweltwirkungen und Wirtschaftlichkeit bewertet.
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Forschung- und Entwicklungsbereiche des TANIPU-Projekts
Harzentwicklung und -charakterisierung
Basierend auf den Ergebnissen vorausgehender Forschungs- und Enwicklungsarbeiten werden im Rahmen von TANIPU folgende Aktivitäten in diesem Bereich unternommen:
Optimierung der Reaktionsbedingungen und -parameter bei der Synthese von NIPU-Harzen der Stufe B (Vorpolymere)
chemisch-strukturelle Analyse von Ausgangstannin, modifizierten Tanninen und NIPU-Harzen (Stufe B)
Charakterisierung und Modellierung von Aushärtungskinetik und Netzwerkbildung, um die Aushärtungsbedingungen der NIPU-Harze zu ermitteln
Untersuchung der Leistungsfähigkeit der Harzformulierungen
Prüfung der ausgehärteten NIPU-Harze auf Flammschutzeigenschaften, (VOC-)Emissionen und Resistenz gegenüber Mikroorganismen
Scale-up
Auf der Grundlage von abgeschlossenen Forschungsprojekten und den im Laufe des TANIPU-Projekts ermittelten Ergebnissen ist ein Scale-Up (Hochskalierung) bis TRG 4 und bis TRG 5/6 geplant:
Scale-up der verschiedenen Tanninmodifizierungen
Scale-up ausgewählter NIPU-Harz-Synthesen (Stufe B)

Anwendungsuntersuchungen
Unter Einsatz von NIPU-Harzen aus dem Scale-Up werden im Rahmen des TANIPU-Projekts verschiedene Bereiche der Anwendung einbezogen:
Weiterentwicklung der NIPU-Harze (Stufe B) zu verschiedenen Klebstoffformulierungen
Prüfung der Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit der Klebstoffformulierungen
Durchführung von Klebeversuchen im industriellen Umfeld (Demonstratorversuche)
Prüfung der Verklebung der Demonstratoren mittels industrieller Standarmethoden
Foto: Lignotrend
Bewertung
Neben chemisch-technischen Aspekten und Anwendungsuntersuchungen werden die Tannin-basierten NIPU-Harze in verschiedenen Bereichen bewertet:
Marktanalyse zur Erfassung des Marktpotenzials der Tannin-basierten NIPU-Harze
Lebenzyklusanalyse (LCA) zur Bewertung der Umweltwirkungen der Tannin-basierten NIPU-Harze
technisch-ökonomische Bewertung (TEE) zur Untersuchung von Profitabilität und wirtschaftlicher Machbarkeit der Tannin-basierten NIPU-Harze

Projektpartner und Aufgaben
Professur für Forstliche Biomaterialien (Universität Freiburg)
Projektkoordination
Entwicklung von NIPU-Harzformulierungen im Labormaßstab
Charakterisierung und Modellierung der Aushärtungskinetik
Prüfung der Leistungsfähigkeit der NIPU-Harzformulierungen
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Scale-up Tanninmodifizierung und NIPU-Harzsynthese
Charakterisierung der Funktionalität
Bestimmung Flammschutzeigenschaften und Emissionen
Marktanalyse
Lebenszyklus-Analyse (LCA)
Techno-ökonomische Evaluierung (TEE)
Entwicklung von NIPU-Klebstoffformulierungen
Prüfung der Leistungsfähigkeit der NIPU-Klebstoffformulierungen
Beratung bei Harz-Entwicklung und -Anwendung
Scale-up Tanninmodifizierung und NIPU-Harzsynthese
Bereitstellung von Quebracho-Tannin
Beratung bei Entwicklung und Anwendung von Tannin
assoziierter Projektpartner
Durchführung von Demonstratorversuchen
Prüfung der Leistungsfähigkeit der NIPU-Harzformulierungen

Verbundvorhaben
Laufzeit: November 2022 - Oktober 2025
Förderung: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Förderkennzeichen: 2220HV067 (A-D)