Mit dem Projekt »HATE-Fluor« starten das Fraunhofer LBF und das Fraunhofer IFAM ein gemeinsames Forschungsvorhaben zur Entwicklung fluorfreier Alternativen für Fluorpolymere. Hintergrund sind regulatorische Entwicklungen rund um poly- und perfluorierte Alkylverbindungen (PFAS), deren künftiger Einsatz stark eingeschränkt werden könnte.
Im Fokus von HATE-Fluor stehen neue Hochleistungs-Elastomermischungen, die durch gezielte Materialformulierungen und innovative Beschichtungssysteme an technische Anforderungen angepasst werden. Zielbranchen sind unter anderem die Halbleitertechnik, der Anlagenbau sowie medizinische und chemische Anwendungen. Das Projekt wird über drei Jahre im Rahmen des Fraunhofer-Programms PREPARE gefördert.
PFAS-Ersatz: Beschichtete Elastomere und anpassbare Baukastenlösungen
In dem neu initiierten Projekt »HATE-Fluor« werden Expertenteams am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM fluorfreie beschichtete Elastomere entwickeln und anpassbare Baukastenlösungen anbieten, um den wachsenden Marktbedarf zu decken. Die Lösung umfasst drei Hauptschritte: die Verbesserung der thermischen Stabilität fluorfreier Elastomere durch neuartige Antioxidantien, die Herstellung abgestimmter Elastomer-Formulierungen und die Entwicklung eines Beschichtungssystems zum Schutz des Elastomers vor oxidativem und chemischem Angriff.
Durch den modularen Aufbau dieses Systems, bestehend aus Lack- und Plasmabeschichtungen, soll ein breites Spektrum im Bereich der fluoralternativen Dichtungen abgedeckt werden. Die Zieleigenschaften werden durch die Einsatzgebiete von den Fluorelastomeren vorgegeben, die im Projekt ersetzt werden.
Gebündelte Fraunhofer-Expertise im Projekt »HATE-Fluor«
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF konzentriert sich im Projekt »HATE-Fluor« auf die Entwicklung von Hochleistungs-Elastomeren als Ersatz für Fluorpolymere in technischen Anwendungen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung der thermischen und thermo-oxidativen Stabilität fluorfreier Elastomere durch neuartige Antioxidantien. Zudem werden anwendungsoptimierte Elastomer-Formulierungen entwickelt, um maximale Beständigkeit und optimale Haftanbindung zu gewährleisten. Ergänzt wird dies durch die Formulierung eines Beschichtungssystems für die Elastomere. Letzteres wird am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM entwickelt, um das Material vor oxidativem Angriff und chemischer Zersetzung zu schützen.
Zudem arbeitet das Fraunhofer IFAM innerhalb des Projekts an der Beschichtung dieser Elastomere, um deren Reibungsreduktion und Barriere-Eigenschaften zu verbessern. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung von Polyimid-Beschichtungen in Kombination mit Schichtsilikaten, die die Permeation von schädlichen Gasen und Feuchtigkeit verhindern. Diese Beschichtungen werden insbesondere für Hochleistungselektronik und andere anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt. Darüber hinaus wird die Modifikation der Schichtsilikate untersucht, um die Permeation von Wasserdampf und Sauerstoff durch die Beschichtung um bis zu 99 % zu senken. Die Anwendung dieser Beschichtungen zeigt deutlich verringerte Alterung und unterbindet das Dendriten-Wachstum in Folge von Schadgasbelastung.
Die Fraunhofer-Institute LBF und IFAM bringen ihre Expertisen zusammen, um neue Lösungen und anwendungsreife Technologien zu entwickeln. Beide Institute besitzen durch langjährige Entwicklungs- und Projektarbeit bereits umfangreiche Kompetenzen in der PFAS-Substitution. Das Projekt »HATE-Fluor« wird von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des PREPARE-Programms finanziert und läuft drei Jahre.