Csúcsteljesítményű elasztomerek és plazmapolimer bevonatok fluoropolimerek helyett műszaki alkalmazásokban

Kick-off: A Fraunhofer-projektcsapat és az ipari tanácsadó testület a „HATE-Fluor” projektben az első találkozón, 2025. április 8-án, kedden. © Fraunhofer IFAM / Kick-off: A Fraunhofer-projektcsapat és az ipari tanácsadó testület a „HATE-Fluor” projektben az első találkozón, 2025. április 8-án, kedden. © Fraunhofer IFAM

Poli- és perfluorált alkilvegyületek (PFAS) felhasználói, más néven »Örökkévalóság-kémiai anyagok«, a Európai Vegyianyag-ügynökség (ECHA) szabályozási javaslatai miatt nyomás alatt állnak. Ez vonatkozik a fluorelasztomerek alkalmazására is, amelyek gazdasági jelentősége óriási. A Fraunhofer szakértői február elején elindították a »HATE-Fluor« projektet. Együtt kívánnak nagy teljesítményű elasztomermixeket fejleszteni fluorpolimerek helyettesítésére bizonyos műszaki alkalmazásokban. Számos iparág profitálhat ebből, többek között fémszerkezet- és késztermékgyártók, valamint berendezés- és gépgyártó vállalatok, orvostechnika, tisztatér- és félvezetőtechnológia, valamint vegyi folyamattechnológia és elektromos alkalmazások.

Sok vállalat keres alternatívákat a poli- és perfluorált alkilvegyületek (PFAS) számára, mivel azok jövőbeni alkalmazási lehetőségei bizonytalanok, és önkéntes önkéntes kötelezettségvállalásokat várnak el. A PFAS mindennapi termékekben megtalálhatók, például bevonatos serpenyőkben, pizzás dobozokban, kültéri kabátokban, de orvostechnikában, hőszivattyúkban, akkumulátorokban is. Míg néhány mindennapi alkalmazásban már fluormentes helyettesítők léteznek, a technikai alkalmazásokhoz, amelyeknek extrém körülmények között kell működniük, nagy szükség van új, egyedi megoldásokra a fluorpolimerek helyettesítésére.

PFAS-helyettesítés: bevonatos elasztomerek és testreszabható moduláris megoldások

A »HATE-Fluor« újonnan indított projektben a Fraunhofer Működési Tartósság és Rendszermegbízhatóság Intézet (LBF) és a Fraunhofer Gyártástechnológiai és Alkalmazott Anyagkutató Intézet (IFAM) fluormentes bevonatos elasztomereket fejlesztenek, valamint testreszabható moduláris megoldásokat kínálnak, hogy kielégítsék a növekvő piaci igényeket. A megoldás három fő lépést foglal magában: a fluormentes elasztomerek termikus stabilitásának javítását új típusú antioxidánsokkal, az illesztett elasztomerminták gyártását, valamint egy bevonórendszer kifejlesztését az elasztomerek oxidatív és kémiai támadása elleni védelem érdekében.

Ennek a rendszernek a moduláris felépítése, amely lakk- és plazmaburkolatokból áll, széles spektrumot fed le a fluoralternatív tömítések területén. A kívánt tulajdonságokat az alkalmazási területek határozzák meg, ahol a projektben a fluorelasztomerek helyett alkalmazandók.

Összegzett Fraunhofer-szakértelem

A Fraunhofer Működési Tartósság és Rendszermegbízhatóság Intézet (LBF) a »HATE-Fluor« projektben nagy teljesítményű elasztomerek fejlesztésére összpontosít, mint fluorpolimerek helyettesítésére műszaki alkalmazásokban. Egy fő hangsúly a fluormentes elasztomerek termikus és termikus-oxidatív stabilitásának javításán van, új típusú antioxidánsok segítségével. Emellett alkalmazás-specifikus elasztomermintákat fejlesztenek a maximális tartósság és az optimális tapadási kötés biztosítása érdekében. Ezt kiegészíti egy elasztomerekhez tervezett bevonórendszer kidolgozása, amelyet az IFAM fejleszt, hogy megvédje az anyagot az oxidatív támadásoktól és a kémiai lebomlástól.

Ezenkívül az IFAM a projekt keretében dolgozik az elasztomerek bevonásán, hogy javítsa azok súrlódáscsökkentő és barrier tulajdonságait. Különösen a polimid bevonatok és rétegszilikátok fejlesztésére helyezik a hangsúlyt, amelyek megakadályozzák a káros gázok és nedvesség permeációját. Ezek a bevonatok különösen nagy teljesítményű elektronikai eszközökhöz és más igényes alkalmazásokhoz készülnek. Továbbá vizsgálják a rétegszilikátok módosítását, hogy akár 99%-kal csökkentsék a vízgőz és oxigén permeációját a bevonaton keresztül. Ezek a bevonatok jelentősen lassítják az öregedést és megakadályozzák a dendritképződést a káros gázok okozta terhelés következtében.

A LBF és az IFAM intézetek összefogják szakértelmüket, hogy új megoldásokat és alkalmazásra kész technológiákat fejlesszenek ki. Mindkét intézet hosszú évek fejlesztési és projektmunkája során már jelentős kompetenciákat szerzett a PFAS-helyettesítés terén. A »HATE-Fluor« projektet a Fraunhofer Társaság finanszírozza a PREPARE program keretében, és három évig tart.