Élastomères haute performance et revêtements en plasma-polymère en remplacement des fluoropolymères dans les applications techniques

Lancement : L'équipe de projet Fraunhofer et le conseil consultatif industriel de « HATE-Fluor » lors de la première réunion le mardi 8 avril 2025. © Fraunhofer IFAM / Lancement : L'équipe de projet Fraunhofer et le conseil consultatif industriel de « HATE-Fluor » lors de la première réunion le mardi 8 avril 2025. © Fraunhofer IFAM

Les utilisateurs de composés alkylés poly- et perfluorés (PFAS), également connus sous le nom de « produits chimiques éternels », sont sous pression en raison des propositions réglementaires de l'Agence européenne des produits chimiques (ECHA). Cela concerne également l'utilisation de fluoroélastomères, dont l'importance économique est considérable. Des experts du Fraunhofer ont lancé début février le projet « HATE-Fluor ». Ensemble, ils souhaitent développer des mélanges d'élas­tomères haute performance comme substituts aux fluoropolymères dans certaines applications techniques. Divers secteurs peuvent en bénéficier, notamment les producteurs de semi-finis et de pièces finies, ainsi que les entreprises du génie des procédés, de la technologie médicale, des salles blanches, de la microélectronique, ainsi que de la chimie et de l'électrotechnique. 

De nombreuses entreprises recherchent des alternatives aux composés alkylés poly- et perfluorés (PFAS), car leurs possibilités d'utilisation à l'avenir sont incertaines et des engagements volontaires sont attendus. Les PFAS se trouvent dans des produits de consommation courante tels que les poêles antiadhésives, les boîtes à pizza, les vestes de outdoor, mais aussi dans la technologie médicale, les pompes à chaleur, les batteries. Alors que pour certaines applications quotidiennes il existe déjà des substituts sans fluor, pour les applications techniques devant résister à des conditions extrêmes, un grand besoin de nouvelles solutions individuelles pour la substitution des fluoropolymères se fait sentir.

Remplacement des PFAS : Élastomères revêtus et solutions modulaires adaptables

Dans le cadre du nouveau projet « HATE-Fluor », des équipes d'experts de l'Institut Fraunhofer pour la résistance à la fatigue et la fiabilité des systèmes LBF et de l'Institut Fraunhofer pour la fabrication et la recherche sur les matériaux appliqués IFAM développeront des élastomères sans fluor revêtus et proposeront des solutions modulaires adaptables pour répondre à la demande croissante du marché. La solution comprend trois étapes principales : améliorer la stabilité thermique des élastomères sans fluor grâce à de nouveaux antioxydants, fabriquer des formulations d'élas­tomères adaptées, et développer un système de revêtement pour protéger l'élas­tomère contre l'oxydation et l'attaque chimique.

Grâce à la structure modulaire de ce système, composé de couches de peinture et de plasma, un large éventail de joints alternatifs aux fluor peut être couvert. Les propriétés cibles sont déterminées par les domaines d'application des fluoroélastomères qui seront remplacés dans le cadre du projet.

Expertise consolidée du Fraunhofer

L'Institut Fraunhofer pour la résistance à la fatigue et la fiabilité des systèmes LBF se concentre dans le projet « HATE-Fluor » sur le développement d'élastomères haute performance en tant que substituts aux fluoropolymères dans les applications techniques. Un point central est l'amélioration de la stabilité thermique et thermo-oxydative des élastomères sans fluor grâce à de nouveaux antioxydants. De plus, des formulations d'élas­tomères optimisées pour l'application sont développées afin de garantir une résistance maximale et une adhérence optimale. Cela est complété par la formulation d'un système de revêtement pour les élas­tomères. Ce dernier est développé à l'Institut Fraunhofer pour la fabrication et la recherche sur les matériaux appliqués IFAM, pour protéger le matériau contre l'oxydation et la décomposition chimique.

De plus, l'Institut Fraunhofer IFAM travaille dans le cadre du projet sur le revêtement de ces élastomères afin d'améliorer leur réduction de frottement et leurs propriétés barrière. Un accent particulier est mis sur le développement de revêtements en polyimide en combinaison avec des silicates en couches, qui empêchent la perméation de gaz nocifs et d'humidité. Ces revêtements sont notamment utilisés pour l'électronique haute performance et d'autres applications exigeantes. En outre, la modification des silicates en couches est étudiée pour réduire jusqu'à 99 % la perméation de vapeur d'eau et d'oxygène à travers le revêtement. L'utilisation de ces revêtements montre une usure considérablement réduite et empêche la croissance de dendrites suite à la charge en gaz nocifs.

Les instituts Fraunhofer LBF et IFAM mettent en commun leur expertise pour développer de nouvelles solutions et des technologies prêtes à l'emploi. Les deux instituts disposent déjà, grâce à leur longue expérience en développement et en projets, de compétences approfondies dans la substitution des PFAS. Le projet « HATE-Fluor » est financé par la société Fraunhofer dans le cadre du programme PREPARE et dure trois ans.