NFS-FKM: Industrielle Entwicklung und Herausforderungen

NFS-FKM sind Fluorelastomere, die mit nicht-fluorierten Tensiden anstelle der üblicherweise verwendeten fluorierten Tenside als Polymerisationshilfsmittel hergestellt werden. Angesichts der weltweit verschärften PFAS-Vorschriften stellt dies eine der wichtigsten Modernisierungsrichtungen der Fluorelastomerindustrie dar. Die für die FKM-Polymerisation verwendeten fluorierten Tenside sind zumeist kurzkettige PFAS-Substanzen. Ihre potenziellen Umweltrisiken bei der Polymerherstellung, der nachfolgenden Anwendung sowie bei Emissionen und Rückständen rücken in der globalen FKM-Wertschöpfungskette zunehmend in den Fokus. Aufgrund der kontinuierlichen Verschärfung der PFAS-Vorschriften beschleunigen einige FKM-Hersteller, nachgelagerte Anwender und Anwendungsbereiche wie die Automobilindustrie, die Halbleiterindustrie, die erneuerbaren Energien und die Herstellung hochwertiger Industriedichtungen etc. den Übergang zu NFS-FKM, um Emissionen kurzkettiger PFAS zu reduzieren, Rückstände zu minimieren und die Einhaltung der Vorschriften zu verbessern.

Die technischen Herausforderungen bei der NFS-FKM liegen primär in der Rekonstruktion des Polymerisationssystems, der stabilen Massenproduktion und der Optimierung der Polymereigenschaften. Die traditionelle FKM-Emulsionspolymerisation basiert auf der ausgezeichneten Kompatibilität zwischen fluoriertem Tensid und fluorierten Monomeren. Diese stabilisiert das Polymerisationssystem, gewährleistet eine stabile Reaktionsgeschwindigkeit, eine gleichmäßige Molekulargewichtsverteilung des Polymers, einen geringen Gehalt an Gelverunreinigungen sowie ein breites Prozesskontrollfenster und eine hohe Stabilität in der Massenproduktion. Durch den Einsatz von NFS als Polymerisationshilfsmittel verringert sich die Grenzflächenaffinität zwischen Hilfsstoff und fluorierten Monomeren deutlich, und die Stabilität der Emulsionsdispersion nimmt signifikant ab. Dies begünstigt Probleme wie Monomerkoaleszenz und Schwankungen der Polymerisationsumsatzrate. Im Vergleich zur typischen fluortensidbasierten FKM führt dies direkt zu einer breiteren Molekulargewichtsverteilung des Polymers und einem erhöhten Gelgehalt. Entsprechend besteht das Risiko, dass rheologische und mechanische Eigenschaften wie Druckverformungsrest und Quellbeständigkeit beeinträchtigt werden.

Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung und Optimierung der NFS-FKM-Herstellungstechnologie erreichen bestimmte NFS-FKM-Typen rheologische, mechanische, thermische und strömungsmechanische Eigenschaften, die denen herkömmlicher FS-basierter Produkte sehr nahe kommen oder sogar gleichwertig sind. Darüber hinaus reduziert die NFS-FKM-Technologie durch den Verzicht auf herkömmliche fluorierte Tenside die Risiken von Rückständen und Emissionen fluorierter Tenside in der gesamten Wertschöpfungskette der Fluorelastomerindustrie – von der Polymerherstellung bis zum Ursprung – erheblich. Da die Fluorelastomerindustrie aktiv auf den globalen regulatorischen Trend zur Beschränkung von PFAS-Risiken reagiert und sich zu umweltfreundlicher Produktion und nachhaltiger Entwicklung bekennt, bieten NFS-FKM der Branche vielfältigere und umweltfreundlichere Alternativen.