Hoge-prestatie-elastomeren en plasmapolymeercoatings als vervanging voor fluorpolymeren in technische toepassingen

Kick-off: Das Fraunhofer-Projektteam und die Beiräte aus der Industrie von »HATE-Fluor« beim ersten Meeting am Dienstag, 8. April 2025. © Fraunhofer IFAM / Kick-off: Het Fraunhofer-projectteam en de adviesraden uit de industrie van "HATE-Fluor" bij de eerste bijeenkomst op dinsdag 8 april 2025. © Fraunhofer IFAM

Gebruikers van poly- en perfluorierte alkylverbindingen (PFAS), ook bekend als »Ewigheidschemikalien«, staan onder druk vanwege regelgevende voorstellen van het Europees Chemieagentschap (ECHA). Dit betreft ook het gebruik van fluorelastomeren, waarvan de economische betekenis enorm is. Fraunhofer-experts hebben begin februari het project »HATE-Fluor« geïnitieerd. Samen willen zij hoogpresterende elastomeermengsels ontwikkelen als vervanging voor fluorpolymeren in bepaalde technische toepassingen. Diverse sectoren kunnen hiervan profiteren, waaronder producenten van halffabricaten en eindproducten, evenals bedrijven in de installatie- en machinebouw, medische technologie, cleanroom- en halfgeleidertechnologie, chemische procestechniek en elektrische toepassingen.

Veel bedrijven zoeken naar alternatieven voor poly- en perfluorierte alkylverbindingen (PFAS), omdat het gebruik ervan in de toekomst onzeker is en vrijwillige zelfverplichtingen worden verwacht. PFAS bevinden zich in alledaagse producten zoals anti-aanbakpannen, pizzadozen, outdoorjassen, maar ook in medische technologie, warmtepompen, batterijen. Terwijl er voor sommige alledaagse toepassingen al fluorvrije substituten bestaan, is er voor technische toepassingen die onder extreme omstandigheden moeten functioneren een grote behoefte aan nieuwe, op maat gemaakte oplossingen voor de vervanging van fluorpolymeren.

PFAS-vervanging: Gecoate elastomeren en aanpasbare bouwdoossystemen

In het nieuw opgezette project »HATE-Fluor« zullen expertenteams van het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF en het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM fluorvrije gecoate elastomeren ontwikkelen en aanpasbare bouwdoossystemen aanbieden om aan de groeiende marktbehoefte te voldoen. De oplossing omvat drie hoofdactiviteiten: het verbeteren van de thermische stabiliteit van fluorvrije elastomeren door middel van innovatieve antioxidanten, het vervaardigen van afgestemde elastomeerformuleringen en het ontwikkelen van een coatingsysteem ter bescherming van het elastomeer tegen oxidatieve en chemische aantasting.

Door de modulaire opbouw van dit systeem, bestaande uit lak- en plasmabeschichtingen, wordt een breed scala aan fluoralternatieve afdichtingen gedekt. De gewenste eigenschappen worden bepaald door de toepassingsgebieden van de fluorelastomeren die in het project worden vervangen.

Bundeling van Fraunhofer-expertise

Het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF richt zich in het project »HATE-Fluor« op de ontwikkeling van hoogpresterende elastomeren als vervanging voor fluorpolymeren in technische toepassingen. Een focus ligt op het verbeteren van de thermische en thermo-oxidatieve stabiliteit van fluorvrije elastomeren door middel van innovatieve antioxidanten. Daarnaast worden toepassingsgeoptimaliseerde elastomeerformuleringen ontwikkeld om maximale duurzaamheid en optimale hechting te garanderen. Dit wordt aangevuld met de formulering van een coatingsysteem voor de elastomeren. Dit systeem wordt ontwikkeld aan het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM om het materiaal te beschermen tegen oxidatieve aantasting en chemische afbraak.

Bovendien werkt het Fraunhofer IFAM binnen het project aan het coaten van deze elastomeren om hun wrijvingsvermindering en barrière-eigenschappen te verbeteren. Een bijzondere focus ligt op de ontwikkeling van polyimide-coatings in combinatie met schichtsilikaten, die de permeatie van schadelijke gassen en vocht voorkomen. Deze coatings worden vooral toegepast in hightech-elektronica en andere veeleisende toepassingen. Daarnaast wordt de modificatie van de schichtsilikaten onderzocht om de permeatie van waterdamp en zuurstof door de coating met tot 99 % te verminderen. Het gebruik van deze coatings leidt tot duidelijk minder veroudering en onderdrukt de groei van dendrieten als gevolg van schadgasbelasting.

De Fraunhofer-instituten LBF en IFAM bundelen hun expertise om nieuwe oplossingen en toepasbare technologieën te ontwikkelen. Beide instituten beschikken door jarenlange ontwikkelings- en projectervaring al over uitgebreide competenties in de vervanging van PFAS. Het »HATE-Fluor«-project wordt gefinancierd door de Fraunhofer-Gesellschaft binnen het kader van het PREPARE-programma en loopt drie jaar.