Umweltfreundliche Alternative zu PFAS-basierten Beschichtungen
Ein Kunststoffsubstrat wurde mit dem neuen INP-Plasmaverfahren behandelt und ist nun wasserabweisend. Eine vielversprechende und umweltfreundliche Alternative zu PFAS-basierten Beschichtungen. (c) INP
Das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) in Greifswald hat eine neuartige Methode zur Herstellung ultrahydrophober siliziumorganischer Polymerschichten entwickelt. Diese Schichten sind eine Alternative zu per- und polyfluorierten Verbindungen (PFAS), die derzeit noch in vielen Industrieanwendungen und -sparten verwendet werden.
PFAS-Verbindungen werden seit Jahrzehnten zur Veredelung einer Vielzahl von Produkten genutzt, darunter in der Medizintechnik, der Halbleiterindustrie und der Textilindustrie. Sie sind außerordentlich wasserabweisend und bieten daher eine Vielzahl von Vorteilen, zum Beispiel eine gute Antihaftwirkung und eine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien. Allerdings können sich PFAS-Verbindungen aufgrund ihrer großen Stabilität in der Umwelt und in Lebewesen anreichern und werden auch als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet. Sie gelten daher als umwelt- und gesundheitsschädlich und sind in der EU bereits seit 2006 in einigen Anwendungen verboten.
Zum Vergleich: Ein Kunststoffsubstrat, das nicht behandelt wurde und daher nicht wasserabweisend ist. (c) INP
Die Aufnahme aller per- und polyfluorierten Verbindungen in die weltweit gültige Verbotsliste der Stockholm-Konvention wird spätestens für 2025 erwartet. Dies stellt zukünftig eine enorme Herausforderung für High-Tech-Industriebranchen wie u. a. die Medizin- und Halbleitertechnik dar, die auf diese etablierten ultrahydrophoben Beschichtungen angewiesen sind.
Die jüngst vom INP entwickelte siliziumorganische Polymerschicht basiert auf Plasmatechnologie und ist eine vielversprechende und umweltfreundliche Alternative zu PFAS-haltigen Schichten. Sie ist mechanisch und chemisch stabil, bis zu 200 nm dick und deckend, lagerbar, waschstabil und reproduzierbar. Die Schichten können auf vielen Materialien, wie Metallen, Kunststoffen und Halbleitern, aufgebracht werden.
Aufgrund dieser Eigenschaften und der Anwendbarkeit auch auf thermolabilen Kunststoffen ist die siliziumorganische Polymerschicht optimal für Veredelungen in der Medizintechnik. So kann sie beispielsweise auch zur Herstellung oder Oberflächen-Modifizierung von implantierbaren Geräten, wie Herzschrittmachern oder künstlichen Gelenken, verwendet werden.
Aktuell wird am INP bereits an der Überführung des Niederdruckprozesses zur Abscheidung der siliziumorganischen Polymerschicht auf einen Normaldruckprozess gearbeitet. Außerdem werden Konzepte zur Aufskalierung der Technologie entwickelt.
„Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen unserer Forschung“, sagt Dr. Frank Hempel, Leiter der Forschungsabteilung Plasmaoberflächentechnik am INP. „Die siliziumorganische Polymerschicht ist eine vielversprechende Alternative zu PFAS-haltigen Schichten und bietet vielfältige Möglichkeiten für Anwendungen in verschiedenen Industriebereichen.“
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