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PFAS Compoundieren ohne PFAS in flammgeschützten Formulierungen

Quelle: Fraunhofer LBF 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH
N & H Technology GmbH

Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben mit „Compo PFAS“ ein neues Verbundprojekt gestartet. Hierbei wird die Substitution von PFAS in flammgeschützten Formulierungen untersucht. Für das Projekt werden noch Partner gesucht.

In Unternehmen wächst der Bedarf an PFAS-freien Flammschutz-Compounds und der Verbesserung von Substitutionsmöglichkeiten.(Bild: Fraunhofer LBF, Ursula Raapke)
In Unternehmen wächst der Bedarf an PFAS-freien Flammschutz-Compounds und der Verbesserung von Substitutionsmöglichkeiten.
(Bild: Fraunhofer LBF, Ursula Raapke)

Im Zuge des aktuellen PFAS-Beschränkungsfahrens der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) geraten poly- und perfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), die auch als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet werden, zunehmend unter Druck. Der Ausgang möglicher Beschränkungen ist noch nicht vollständig absehbar. Dennoch wollen viele Anwender und Compoundeure bereits jetzt „PFAS-freie“ Compounds entwickeln und anbieten.

Weitere Infos zum Projekt

Heute werden PFAS-haltige Additive vor allem im Bereich der Verarbeitungshilfsmittel sowie tribologischer und flammgeschützter Compounds eingesetzt. In diesen Anwendungen erfüllen die fluorhaltigen Additive bestimmte Funktionen und sind häufig schwer zu substituieren, oftmals sind Kompromisse unerlässlich.

Am Beispiel flammgeschützter Compounds ist es einerseits die Funktion als Antitropfmittel. Hier wird häufig PTFE für Polyamide, Polycarbonate, PC/ABS, Polybutylenterephthalat eingesetzt. Anderseits werden hocheffiziente Flammschutzmittel, wie Perfluorobutansulfonat in Polycarbonaten oder fluorhaltige Farbpigmente zum Einfärben von Compounds eingesetzt. Hierbei handelt es sich zudem meist um niedermolekulare PFAS-Verbindungen, die nochmals sensibler sein dürften als die hochmolekularen PFAS wie PTFE.

Unabhängig davon, ob die PFAS nieder- oder hochmolekular sind, werden Substitute gefordert. Vielfach sind diese Substitutionen nicht 1:1 möglich, da das spezielle Eigenschaftsportfolio bzw. das chemisch-physikalische Verhalten der Fluorverbindungen für die entsprechende Wirkweise verantwortlich ist.

Im Projekt „Compo PFAS“ versuchen die Teilnehmenden am Beispiel flammgeschützter Compounds die Wirkweise der Fluorpolymere und ihrer möglichen Substitute besser zu verstehen und die nötigen Grundlagen zur Entwicklung neuartiger flammgeschützter Compounds theoretisch und praktisch zu legen. Dazu werden die relevanten Kunststofftypen und Schwerpunkte der Teilnehmer erfasst, um gezielte Forschungsansätze zu entwickeln.

Handlungsempfehlungen für Teilnehmer

In bis zu vier aufeinanderfolgenden Compoundier- und Spritzgusskampagnen (à 12 Compounds) werden mögliche Zusammensetzungen im Vergleich zu fluorhaltigen Referenzen hergestellt und charakterisiert. Der Fokus liegt vor allem auf dem Brandverhalten nach UL-94, LOI, ggf. ergänzt durch Cone Kalorimetrie an ausgewählten Compounds und einzelne Zug-Dehnungs-Untersuchungen (je nach anfänglich gesetzten und abgestimmten Schwerpunkten ggf. auch Farbe und Glanz). Zur Abklärung der Wirkweise der Flammschutzmittel werden weitere Untersuchungen wie die thermogravimetrische Analyse (TGA) oder Mikroskopie (z.B. Rasterelektronenmikroskopie) eingesetzt.

Schließlich werden den Teilnehmern Handlungsempfehlungen zu möglichen Substituten, deren Bestandteilen, deren Wirkweise und möglichen Einschränkungen ausgesprochen.

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