Fraunhofer Projekt entwickelt PFAS-freie Elastomere und Beschichtungen

Der mögliche regulatorische Umgang mit poly- und perfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) stellt viele industrielle Anwender vor neue Herausforderungen. Insbesondere Fluorelastomere spielen bislang in zahlreichen technischen Anwendungen eine wichtige Rolle, etwa in der Medizintechnik, im Anlagen- und Maschinenbau, in der Halbleiterfertigung oder in der chemischen Prozesstechnik. Da deren Einsatz langfristig eingeschränkt werden könnte, wächst der Bedarf an leistungsfähigen Alternativen. Vor diesem Hintergrund haben Experten des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM das Forschungsprojekt „Hate-Fluor“ gestartet. Ziel ist die Entwicklung fluorfreier Hochleistungs-Elastomermischungen, die Fluorpolymere in bestimmten technischen Anwendungen ersetzen können. Neben neuen Materialformulierungen sollen auch geeignete Beschichtungen entwickelt werden, um die erforderliche chemische und thermische Beständigkeit sicherzustellen.

PFAS-Ersatz: Beschichtete Elastomere und anpassbare Baukastenlösungen

Das Projekt verfolgt einen modularen Ansatz zur Entwicklung PFAS-freier Funktionsmaterialien. Ein erster Schritt besteht in der Verbesserung der thermischen und thermo-oxidativen Stabilität fluorfreier Elastomere durch neuartige Antioxidantien. Parallel werden anwendungsspezifische Elastomerformulierungen entwickelt, die eine hohe Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien gewährleisten. Ergänzend entsteht ein Beschichtungssystem, das die Elastomere vor chemischem Angriff und oxidativer Alterung schützt. Dabei kommen Lack- und Plasmabeschichtungen zum Einsatz, die als funktionale Barriere wirken und gleichzeitig Reibungseigenschaften sowie Lebensdauer der Bauteile verbessern können. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf Polyimidbeschichtungen in Kombination mit Schichtsilikaten. Diese Materialsysteme können die Permeation von Gasen und Feuchtigkeit deutlich reduzieren und so empfindliche Komponenten schützen. Untersuchungen zeigen, dass sich die Durchlässigkeit für Wasserdampf und Sauerstoff durch geeignete Modifikation der Schichtsilikate um bis zu 99 Prozent verringern lässt. Solche Beschichtungen sind insbesondere für Anwendungen in der Hochleistungselektronik oder in korrosionskritischen Umgebungen relevant. Das dreijährige Projekt wird im Rahmen des Fraunhofer-Programms Prepare gefördert und soll neue materialtechnische Ansätze für eine PFAS-freie industrielle Produktion eröffnen.