Dichtungstechnik Sind PFAS-haltige Elastomere ersetzbar?

Fluorierte Elastomere wie FKM, FFKM, FEPM und FVMQ sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen thermischen und chemischen Beständigkeit sowie ihrer Langlebigkeit in der Dichtungstechnik weit verbreitet. Sie bieten exzellente Resistenz gegen hohe Temperaturen (bis 350 °C bei FFKM), aggressive Chemikalien (zum Beispiel Säuren, Laugen, Lösungsmittel) sowie eine niedrige Permeationsrate und geringe Ausgasung. Diese Eigenschaften machen sie besonders wertvoll in der Halbleiterindustrie, in Brennstoffzellen, Lithiumbatterien und in der Wasserstofftechnologie.

Regulatorische Entwicklungen und Herausforderungen

Die EU plant mit dem Vorschlag zur Einschränkung von PFAS eine drastische Reduktion der Verwendung dieser Stoffe, die möglicherweise ab 2026 in Kraft tritt. Dies hat insbesondere Auswirkungen auf Branchen, die auf die speziellen Eigenschaften von PFAS-Elastomeren angewiesen sind. Ein Verbot könnte zu einem erheblichen Mangel an geeigneten Dichtungsmaterialien führen, da keine vollständige Substitution durch andere Werkstoffe möglich ist.

Ersatzmaterialien in der Dichtungstechnik

Die Ersetzbarkeit von PFAS-haltigen Elastomeren hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab. Fluorpolymere sind in Anwendungen von besonderer Bedeutung, in denen hohe chemische Beständigkeit, thermische Stabilität und lange Lebensdauer gefordert sind. Einige Alternativen können bestimmte Anforderungen erfüllen, jedoch sind die Kompromisse häufig erheblich:

• HNBR (Hydrierter Nitrilkautschuk): geeignet für Anwendungen mit Wasser-/Glykol-Mischungen oder Mineralölen, jedoch begrenzt in der Hochtemperaturbeständigkeit (bis etwa 160 °C),

• Acrylatkautschuke (ACM/AEM): für Schmieröle und Mineralöle geeignet, aber nicht beständig gegenüber hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien,

• EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk): für verdünnte Basen und Säuren bei moderaten Temperaturen, aber geringeren thermischen Beständigkeit als fluorierte Elastomere sowie

• Silikone (VMQ/HT-VMQ): hohe Temperaturbeständigkeit (bis 300 °C), jedoch beschränkte Chemikalienbeständigkeit.

In speziellen Anwendungen wie der Halbleiterindustrie oder bei Ultrahochvakuum-Anwendungen gibt es derzeit keine praktikable PFAS-freie Alternative zu FFKM, was die Notwendigkeit dieser Werkstoffe unterstreicht. So kommt für Zylinderlaufbuchsen in Schiffsmotoren beispielsweise der Werkstoff peroxidisch vernetzes FKM zum Einsatz. Ein speziell aufgebauter HNBR-Compound könnte als Ersatz dienen, hat jedoch eine deutlich geringere Temperaturbeständigkeit und Lebensdauer. Ein weiteres Beispiel ist die bereits erwähnte Halbleiterindustrie. Hier wird unter anderem der Translucenter-FFKM-Werkstoff verwendet. Aktuell ist jedoch keine praktikable PFAS-freie Lösung verfügbar, die die Anforderungen an Chemikalienbeständigkeit und Reinheit erfüllt.

Fazit

PFAS-haltige Elastomere sind in der Dichtungstechnik aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften unverzichtbar. Die Suche nach Ersatzmaterialien hängt maßgeblich von der Anwendung und den spezifischen Anforderungen wie Temperaturbeständigkeit, chemischer Resistenz und Lebensdauer ab. In vielen Hochleistungsanwendungen, insbesondere in der Halbleiterindustrie und bei Wasserstofftechnologien, gibt es derzeit keine vergleichbaren PFAS-freien Alternativen. Die Diskussion über den Ersatz von PFAS in der Dichtungstechnik muss eng mit den Herstellern und Materiallieferanten geführt werden, um sicherzustellen, dass alle technischen Anforderungen weiterhin erfüllt werden. In den meisten Fällen sind PFAS-haltige Werkstoffe aufgrund ihrer überlegenen Eigenschaften weiterhin die beste Wahl.

Unternehmen sollten frühzeitig den Dialog mit Materialherstellern suchen, um mögliche Alternativen zu evaluieren und die Auswirkungen eines PFAS-Verbots auf ihre Anwendungen zu verstehen. Solange keine gleichwertigen Alternativen verfügbar sind, bleibt die Verwendung von fluorhaltigen Elastomeren in vielen Bereichen unverzichtbar.