SKZ und INNOVENT entwickeln PFAS-freie Antihaft-Beschichtungen für das Kunststoffschweißen

Nachhaltige Sol-Gel-Beschichtungen für längere Standzeiten und geringeren Energieverbrauch

Mit dem Forschungsprojekt „PTFE-Sub“ ist im August 2026 ein zukunftsweisendes Vorhaben zur Entwicklung neuartiger Antihaft-Beschichtungen für das Kunststoffschweißen gestartet. Ziel des Projekts ist es, die bislang weit verbreiteten Beschichtungssysteme auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) durch PFAS-freie, langlebige und energieeffiziente Alternativen auf Basis der Sol-Gel-Technologie zu ersetzen. Das Vorhaben wird gemeinsam vom SKZ und dem INNOVENT e. V bearbeitet.

PTFE-Beschichtungen und PTFE-Glasgewebefolien haben sich in zahlreichen Schweißanwendungen von Kunststoffen bewährt. Insbesondere beim Heizelementstumpfschweißen von Kunststoffrohren aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) und Fensterprofilen aus Polyvinylchlorid (PVC) sorgen sie für gute Antihafteigenschaften. Auch beim Warmgasextrusionsschweißen wird PTFE als Material für Schweißschuhe verwendet. Gleichzeitig stoßen PTFE-basierte Lösungen jedoch zunehmend an ihre Grenzen: Die vergleichsweise geringe Verschleißfestigkeit führt zu häufigen Wartungs- und Wechselintervallen. Zudem stehen PTFE und andere PFAS-haltige Materialien aufgrund möglicher künftiger regulatorischer Einschränkungen verstärkt im Fokus.

Einfache Reparatur und Wiederbeschichtung der Werkezeuge

Das Projekt PTFE-Sub setzt genau an diesem Punkt an. Entwickelt werden sollen innovative Sol-Gel-Beschichtungen, die hohe Temperaturbeständigkeit, ausgeprägte Antihaft- und Gleiteigenschaften sowie eine deutlich verbesserte Verschleißfestigkeit miteinander kombinieren. Zusätzlich soll die neue Technologie eine einfache Reparatur beziehungsweise Wiederbeschichtung der Werkzeuge ermöglichen und damit die Nutzungsdauer weiter verlängern.

„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“, erklärt Patrick Witzel, Leiter der Forschungsgruppe Thermisches Fügen am SKZ.

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen neuartige Sol-Gel-Systeme, die durch geeignete Additive gezielt auf die Anforderungen unterschiedlicher Schweißprozesse angepasst werden. Neben der Entwicklung der Beschichtungen werden umfangreiche Prüfstände aufgebaut, um Verschleiß-, Antihaft- und Gleiteigenschaften unter realitätsnahen Bedingungen zu untersuchen. Darüber hinaus sollen die Beschichtungen in praxisnahen Schweißversuchen mit PE- und PVC-Bauteilen validiert werden.

Vielfältige Vorteile für Anwender

Für Anwender ergeben sich daraus vielfältige Vorteile. Angestrebt werden längere Standzeiten der Werkzeuge, geringere Wartungskosten sowie eine höhere Prozesssicherheit. Gleichzeitig soll der Einsatz schwer recycelbarer PTFE-Gewebefolien und PTFE-Schweißschuhe durch langlebige Alternativen ersetzt werden.

Die Forschungsergebnisse richten sich insbesondere an kleine und mittlere Unternehmen aus den Bereichen Kunststoffverarbeitung, Rohrleitungsbau, Fensterfertigung, Apparate- und Behälterbau sowie Oberflächentechnik. Darüber hinaus sehen die Projektpartner Potenzial für Anwendungen in weiteren Industriezweigen, in denen temperaturbeständige und antiadhäsive Oberflächen gefragt sind.

Förderung

Das zweijährige Forschungsvorhaben wird im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert (01IF25312N). Die Projektpartner erwarten, dass die entwickelten Beschichtungssysteme einen wichtigen Beitrag zur Substitution von PFAS in industriellen Schweißprozessen leisten und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit insbesondere kleiner und mittlerer Unternehmen stärken.

Mehr Informationen zur Oberflächentechnik
Weitere Informationen zum Thermischen Fügen