Sauber trennen

Die von der EU forcierte Kreislaufwirtschaft erfordert, dass High-Tech-Produkte wie Handys bei Reparaturen oder beim Recycling sauber in ihre Ausgangsmaterialien zerlegt werden können. Ein am KIT entwickelter thermolabiler, reversibler Kleber macht dies möglich.

05. November 2018
Elektroschrott beim Recycling wieder in seine Ausgangsmaterialien zerlegen zu können, schont Ressourcen. (Blid: Amadeus Bramsiepe, KIT)
Bild 1: Sauber trennen (Elektroschrott beim Recycling wieder in seine Ausgangsmaterialien zerlegen zu können, schont Ressourcen. (Blid: Amadeus Bramsiepe, KIT))

Mit steigenden Recyclingquoten treibt die Europäische Union eine Kreislaufwirtschaft voran, die Produkte, Materialien und Ressourcen möglichst lange erhält. Ziel ist es nicht nur, Abfälle zu reduzieren, sondern auch Produkte herzustellen, die reparierbar, weiterverwendbar und recyclingfähig sind. Gleichzeitig sinkt bei Elektrogeräten die Lebensdauer. Ein Smartphone wird heute nach ein bis zwei Jahren ausgemustert. Es ohne Rückstände zu recyclen, bleibt jedoch eine Herausforderung.

„Die Bauteile vieler Alltagsgegenstände, zum Beispiel Handys oder Tablets, werden in der Regel an bestimmten Stellen verklebt“, erklärt Professor Christopher Barner-Kowollik, Leiter der Arbeitsgruppe Makromolekulare Architekturen am Institut für Technische Chemie und Polychemie des KIT.

Kleben ersetzt immer öfter Fügen

Das Kleben ersetzt beim industriellen Fügen zunehmend das Schweißen, Nieten oder Verschrauben. Klebstoffe reduzieren das Gesamtgewicht und erfüllen zusätzliche Funktionen wie Isolierung oder Dämpfung. Der Nachteil: Sind sie einmal ausgehärtet, lassen sich die Verbindungen höchstens unter großem Zeit- oder Energieaufwand wieder lösen. Wird ein geklebtes Produkt zu Reparaturzwecken oder für das Recycling zerlegt, endet dies oft in der Beschädigung oder Zerstörung einzelner Komponenten.

Bei 100 Grad Celsius löst sich der Klebstoff

Der neue Klebstoff des Forschungsteams am KIT kann dieses Problem lösen. Er ist bei Raumtemperatur stabil, lässt sich aber schnell und bei vergleichsweise geringen Temperaturen abbauen. Ist der Prozess beendet, zeigt sich das unmittelbar, weil die entsprechende Stelle sich einfärbt.

Für dieses „Debonding on demand“ haben die Experten Sollbruchstellen in das Netzwerk aus langkettigen Polymermolekülen eingebaut, aus dem ein typischer Klebstoff besteht. An diesen Stellen öffnen sich schon bei Temperaturen unter 100 Grad Celsius die chemischen Verbindungen wieder und der Klebstoff löst sich auf. Seine Zusammensetzung und die für das Ablösen notwendige Temperatur können individuell angepasst werden. „Diese beiden Stellschrauben bewegen wir, indem wir die Moleküle modifizieren“, sagt Barner-Kowollik.

Industrielle Anwendung denkbar

Für den Klebstoff haben sich mittlerweile vielfältige Anwendungsfelder geöffnet. Neben dem Elektronikbereich sind Einsätze in der Produktion denkbar, etwa um Werkstoffe vorübergehend auf einer Werkbank zu fixieren, oder auch auf Baustellen, um zum Beispiel Industriedübel wieder zu entfernen. Der thermolabile Klebstoff ist patentiert und soll jetzt in Kooperation mit Partnern aus verschiedenen Industriebereichen weiterentwickelt werden.

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