Elastómeros de alto rendimiento y recubrimientos de plasma-polímeros como sustitutos de los fluoropolímeros en aplicaciones técnicas

Inicio: El equipo del proyecto Fraunhofer y los asesores de la industria de «HATE-Fluor» en la primera reunión el martes, 8 de abril de 2025. © Fraunhofer IFAM / Inicio: El equipo del proyecto Fraunhofer y la junta asesora de la industria de "HATE-Fluor" en la primera reunión el martes, 8 de abril de 2025. © Fraunhofer IFAM

Los usuarios de compuestos de poli- y perfluorados (PFAS), también conocidos como «químicos eternos», están bajo presión debido a las propuestas regulatorias de la Agencia Europea de Sustancias Químicas (ECHA). Esto también afecta el uso de elastómeros fluorados, cuya importancia económica es enorme. Expertos del Fraunhofer han iniciado a principios de febrero el proyecto «HATE-Fluor». Juntos quieren desarrollar mezclas de elastómeros de alto rendimiento como sustituto de los polímeros fluorados en determinadas aplicaciones técnicas. Diversos sectores pueden beneficiarse, entre ellos productores de semiproductos y componentes terminados, así como empresas de ingeniería de plantas y maquinaria, en tecnología médica, en salas limpias y en tecnología de semiconductores, así como en tecnología de procesos químicos y aplicaciones eléctricas.

Muchas empresas buscan alternativas a los compuestos de poli- y perfluorados (PFAS), ya que sus posibilidades de uso en el futuro son inciertas y se esperan compromisos voluntarios de autocontrol. Los PFAS están presentes en productos cotidianos como sartenes recubiertas, cajas de pizza, chaquetas para exteriores, pero también en tecnología médica, bombas de calor, baterías. Mientras que para algunas aplicaciones cotidianas ya existen sustitutos libres de fluor, para aplicaciones técnicas que deben soportar condiciones extremas, existe una gran necesidad de nuevas soluciones individuales para sustituir los polímeros fluorados.

Sustitución de PFAS: Elastómeros recubiertos y soluciones modulares adaptables

En el nuevo proyecto «HATE-Fluor», equipos de expertos del Instituto Fraunhofer para la Resistencia a la Operación y la Fiabilidad de Sistemas LBF y del Instituto Fraunhofer para Tecnología de Fabricación y Investigación de Materiales Aplicados IFAM desarrollarán elastómeros recubiertos libres de fluor y ofrecerán soluciones modulares adaptables para satisfacer la creciente demanda del mercado. La solución comprende tres pasos principales: mejorar la estabilidad térmica de los elastómeros libres de fluor mediante antioxidantes innovadores, fabricar formulaciones de elastómeros ajustadas y desarrollar un sistema de recubrimiento para proteger el elastómero contra ataques oxidativos y químicos.

Mediante la estructura modular de este sistema, que consiste en recubrimientos de pintura y plasma, se pretende cubrir un amplio espectro en el área de sellos alternativos a los fluorados. Las propiedades objetivo están determinadas por los campos de aplicación de los elastómeros fluorados que se reemplazarán en el proyecto.

Experiencia concentrada del Fraunhofer

El Instituto Fraunhofer para la Resistencia a la Operación y la Fiabilidad de Sistemas LBF se centra en el desarrollo de elastómeros de alto rendimiento como sustitutos de los polímeros fluorados en aplicaciones técnicas en el proyecto «HATE-Fluor». Un enfoque principal es mejorar la estabilidad térmica y termo-oxidativa de los elastómeros libres de fluor mediante antioxidantes innovadores. Además, se desarrollan formulaciones de elastómeros optimizadas para la aplicación, para garantizar la máxima resistencia y una adhesión óptima. Esto se complementa con la formulación de un sistema de recubrimiento para los elastómeros. Este último se desarrolla en el Instituto Fraunhofer para Tecnología de Fabricación y Investigación de Materiales Aplicados IFAM, para proteger el material contra ataques oxidativos y descomposición química.

Además, el Fraunhofer IFAM trabaja en el recubrimiento de estos elastómeros para mejorar su reducción de fricción y propiedades de barrera. Un enfoque especial es el desarrollo de recubrimientos de poliamida imida en combinación con silicatos en capas, que impiden la permeación de gases dañinos y humedad. Estos recubrimientos se utilizan especialmente en electrónica de alto rendimiento y otras aplicaciones exigentes. Además, se investiga la modificación de los silicatos en capas para reducir en hasta un 99 % la permeación de vapor de agua y oxígeno a través del recubrimiento. La aplicación de estos recubrimientos muestra una disminución significativa del envejecimiento y previene el crecimiento de dendritas debido a la exposición a gases nocivos.

Los institutos Fraunhofer LBF y IFAM unen sus conocimientos para desarrollar nuevas soluciones y tecnologías listas para su aplicación. Ambos institutos poseen, gracias a su larga experiencia en desarrollo y proyectos, amplias competencias en la sustitución de PFAS. El proyecto «HATE-Fluor» está financiado por la Sociedad Fraunhofer en el marco del programa PREPARE y tiene una duración de tres años.