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PFAS-frei per Laser

Forscher schaffen funktionelle Beschichtungen ohne PFAS mittels Laser

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Fraunhofer IWM
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

„LEMBAS“ macht Elastomerwalzen frei von Anhaftungen

Das dritte Projekt zur PFAS-Substitution setzt bei elastomeren Walzen und Rollen an, wie sie in der Folienherstellung, Verpackungsindustrie, Papierproduktion und Medizintechnik typisch sind. Partikel aus der Walzenoberfläche können dort nämlich schnell zum Problem werden. Um das zu vermeiden nutzte man bisher häufig Silikonbeschichtungen. Sie böten zwar die nötigen Antihaft-Eigenschaften, erreichten aber nicht immer die Beständigkeit, die moderne Hochgeschwindigkeitsprozesse verlangten. Deshalb entwickelt das Team gemeinsam mit dem Beschichtungsspezialisten Rhenotherm laserbasierte Verfahren, bei denen Polymere wie PEEK oder Polyamid (PA) zum Einsatz kommen. Diese Materialien sind außerdem abriebfester, chemisch beständiger und langlebiger als Silikon und kommen vollständig ohne PFAS aus. Das Hauptproblem ist dabei aber das Temperaturfenster für deren Verarbeitung! Denn die genannten Kunststoffe schmelzen bei so hohen Temperaturen, dass die Elastomerwalze Schaden nehmen könnte.

Der Laser schont das Elastomermaterial der Walze

Der Laser löse aber genau dieses Problem! Denn er erzeugt die hohe Temperatur nur lokal und nur für kurze Zeit im Beschichtungsmaterial. So schmilzt zwar die PEEK- respektive PA-Funktionsschicht auf, doch das elastomere Bauteil darunter wird geschont. Damit die Schicht auch dauerhaft hält, entwickeln die Forscher außer dem Antihaft-Material auch eine Zwischenschicht, die das Elastomer schützt und die Verbindung zur Deckschicht stärkt, wie man weiter erfährt. Außerdem passen die Aachener Experten die optischen und rheologischen Eigenschaften der Polymere an den Laserprozess an und untersuchen geeignete Verfahren für Auftrag und Laservorbehandlung. Gelingt dieser Schritt, verbindet das Verfahren mehrere Vorteile: Weniger Abrieb, weniger Produktverunreinigungen, weniger Reinigungsaufwand und Lösungsmittelbedarf sowie deutlich weniger Energieaufwand als bei klassischen Ofenprozessen.

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