Mit dem Forschungsprojekt „PTFE-Sub“ entwickeln das Kunststoff-Zentrum SKZ und Innovent e. V. Sol-Gel-Beschichtungen für das Kunststoffschweißen. Sie sollen die bislang weit verbreiteten Beschichtungssysteme auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) durch PFAS-freie, langlebige und energieeffiziente Alternativen ersetzen. Das zweijährige Vorhaben ist im August 2026 gestartet.
Grenzen von PTFE beim Schweißen
PTFE-Beschichtungen und PTFE-Glasgewebefolien sorgen beim Heizelementstumpfschweißen von Kunststoffrohren aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) und von Fensterprofilen aus Polyvinylchlorid (PVC) für gute Antihafteigenschaften. Beim Warmgasextrusionsschweißen wird PTFE als Material für Schweißschuhe verwendet. Die vergleichsweise geringe Verschleißfestigkeit führt jedoch zu häufigen Wartungs- und Wechselintervallen. Zudem stehen PTFE und andere PFAS-haltige Materialien wegen möglicher künftiger regulatorischer Einschränkungen verstärkt im Fokus.
Sol-Gel-Systeme mit angepassten Additiven
Die neuen Beschichtungen sollen hohe Temperaturbeständigkeit, ausgeprägte Antihaft- und Gleiteigenschaften und eine deutlich verbesserte Verschleißfestigkeit verbinden. Zudem sollen sich die Werkzeuge einfach reparieren beziehungsweise wiederbeschichten lassen. Die Sol-Gel-Systeme werden durch geeignete Additive an die Anforderungen unterschiedlicher Schweißprozesse angepasst. Auf eigens aufgebauten Prüfständen werden Verschleiß-, Antihaft- und Gleiteigenschaften unter realitätsnahen Bedingungen untersucht; anschließend sollen die Beschichtungen in Schweißversuchen mit PE- und PVC-Bauteilen validiert werden.
„Mit PTFE-Sub möchten wir zeigen, dass leistungsfähige Antihaft-Beschichtungen auch ohne PFAS möglich sind. Unser Ziel ist es, Unternehmen eine nachhaltige und wirtschaftlich attraktive Alternative zu heutigen PTFE-Systemen bereitzustellen“, sagt Patrick Witzel, Leiter der Forschungsgruppe Thermisches Fügen am SKZ.
Angestrebt werden längere Standzeiten der Werkzeuge, geringere Wartungskosten und eine höhere Prozesssicherheit. Schwer recycelbare PTFE-Gewebefolien und PTFE-Schweißschuhe sollen durch langlebige Alternativen ersetzt werden. Die Ergebnisse richten sich insbesondere an kleine und mittlere Unternehmen aus Kunststoffverarbeitung, Rohrleitungsbau, Fensterfertigung, Apparate- und Behälterbau sowie Oberflächentechnik. Das Vorhaben wird im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert (01IF25312N).