Ein handelsüblicher Fluor-Elastomer-Dichtring könnte zukünftig aus einem fluorfreien Hochleistungs-Elastomer mit angepassten Antioxidantien, Formulierungen und einer speziell dafür entwickelten Beschichtung bestehen (Bild: Fraunhofer IFAM)

06.05.2025 Gebündelte Expertise für PFAS-Alternativen

Im Rahmen des Projektes "HATE-Fluor" wollen Fraunhofer-Expert:innen Hochleistungs-Elastomermischungen als Ersatz für Fluorpolymere in bestimmten technischen Anwendungen entwickeln. Diverse Branchen können davon profitieren, darunter Halbzeug- und Fertigteilproduzenten sowie Unternehmen im Anlagen- und Maschinenbau, in der Medizintechnik, in der Reinraum- und Halbleitertechnik sowie in der chemischen Prozesstechnik und Elektroanwendungen.

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.

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF konzentriert sich in dem Projekt 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 infolge von Schadgasbelastung.

Das Projekt "HATE-Fluor" wird von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des PREPARE-Programms finanziert und läuft drei Jahre.