Die Verwendung von poly- und perfluorierten Alkylverbindungen (PFAS), auch bekannt als „Ewigkeitschemikalien“, steht in der EU zunehmend unter regulatorischem Druck. Davon betroffen ist auch der Einsatz von Fluorelastomeren, die in zahlreichen industriellen Anwendungen genutzt werden. Vor diesem Hintergrund starteten das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM Anfang Februar 2025 das Projekt „HATE-Fluor“. Ziel ist es, Hochleistungs-Elastomere als Ersatz für Fluorpolymere zu entwickeln, die in der Industrie eingesetzt werden können.

Einsatzgebiete und Bedarf in der Industrie

Fluorpolymere kommen in vielfältigen Bereichen zum Einsatz, etwa in der Medizintechnik, Halbleiterfertigung, chemischen Verfahrenstechnik, im Maschinenbau oder bei Elektroanwendungen. Der wachsende regulatorische Druck und mögliche freiwillige Selbstverpflichtungen der Industrie führen zu einem erhöhten Bedarf an geeigneten Alternativen. Besonders für technische Anwendungen, die hohe thermische und chemische Beständigkeit erfordern, fehlt es an passenden Substituten. Für viele Alltagsprodukte existieren bereits fluorfreie Alternativen. In spezialisierten Einsatzbereichen hingegen sind diese Lösungen noch nicht ausreichend verfügbar.

Entwicklung modularer Materiallösungen

Im Rahmen des Projekts „HATE-Fluor“ entwickeln die Fraunhofer-Teams fluorfreie beschichtete Elastomere, die vergleichbaren Schutz gegen thermische, oxidative und chemische Einflüsse bieten sollen. Der Lösungsansatz umfasst die thermische Stabilisierung der Elastomere durch den Einsatz neuartiger Antioxidantien, die Entwicklung spezifischer Elastomerformulierungen für unterschiedliche Anwendungsbereiche sowie die Ausarbeitung eines Beschichtungssystems, das das Material vor chemischem und oxidativem Abbau schützt.

Das System nutzt ein modulares Konzept aus Lack- und Plasmabeschichtungen, um die Elastomere für eine breite Palette an Anwendungen anpassbar zu machen.

Schwerpunkte der beteiligten Institute

Das Fraunhofer LBF fokussiert sich im Projekt auf die Entwicklung der Elastomere. Im Vordergrund stehen dabei die Verbesserung der thermischen und thermo-oxidativen Stabilität sowie die Optimierung der Haftungseigenschaften für industrielle Anwendungen.

Parallel dazu entwickelt das Fraunhofer IFAM spezielle Beschichtungssysteme, die auf die neu formulierten Elastomere abgestimmt sind. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung von Polyimid-Beschichtungen, die in Kombination mit Schichtsilikaten die Durchlässigkeit von schädlichen Gasen und Feuchtigkeit verhindern sollen.

Ziel ist es, die Permeation von Wasserdampf und Sauerstoff um bis zu 99 % zu reduzieren. Erste Ergebnisse laut Institut zeigen, dass die Anwendung der Beschichtungen die Materialalterung verlangsamt und das Dendritenwachstum infolge von Schadgasbelastung verhindert.

Projektlaufzeit und Förderung

Das Projekt „HATE-Fluor“ ist auf drei Jahre angelegt und wird im Rahmen des PREPARE-Programms von der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert. Beide beteiligten Institute bringen Erfahrungen im Bereich PFAS-Substitution ein. Mit diesem Projekt sollen marktfähige Lösungen für eine Vielzahl industrieller Anwendungen entwickelt werden.