PTFE-Forschung auf Hannover Messe

Die Hochschule Emden/Leer ist mit dem Projekt „PANTHER“ auf der diesjährigen Hannover Messe vertreten. In der Zeit vom 20. bis zum 24. April zeigt ein Team aus der Abteilung Maschinenbau seine bisherigen Forschungsergebnisse in einem Projekt, das sich mit nachhaltigen Alternativen für bisher genutzte Schmierstoffe in der Industrie befasst. 

Im Mittelpunkt des Projekts „PANTHER“ steht der Kunststoff Polyteraflourethylen – kurz PTFE. Dieser findet sich in privaten Haushalten als Beschichtung in Bratpfannen wieder, ist aber in und auf vielen industriellen Maschinenteilen verwendet, die während ihres Betriebs hoher Beanspruchung durch Reibung ausgesetzt sind (z.B. Kunststoffzahnräder, Kugellager, Gleitlager, Dichtungen). Neben den sehr guten Reibungs- und Verschleißeigenschaften hat PTFE jedoch auch einen großen Nachteil: Der Kunststoff ist in der Biosphäre nicht abbaubar und reichert sich langfristig im Meer und Erdreich sowie in der Tier- und Pflanzenwelt an und wird auch vom Menschen aufgenommen. Zudem gehört er zur Gruppe der so genannten PFAS, von denen einige Verbindungen als gesundheitsschädlich eingestuft wurden. Gleichzeitig wird PTFE wegen seiner hervorragenden Eigenschaften vielfältig verwendet.

„Die Europäische Chemikalienagentur arbeitet derzeit an einem Konzept, um die gesamte Stoffgruppe vom Markt zu verbannen“, so Prof. Dr. Matthias Graf, der die Leitung des Projekts in der Abteilung Maschinenbau übernommen hat. Eine Stellungnahme dazu erwarte man noch in diesem Jahr, eine Reaktion des Gesetzgebers mit nach Bereich gestuften Verwendungsverboten wird für 2027 erwartet.  „Über kurz oder lang muss sich die Industrie darauf einstellen, Alternativen zu finden.“

Hier setzt das Projekt PANTHER (PFAS-Alternativen in neuen Thermoplasten für Reibanwendungen) an, das vor knapp zwei Jahren an der Hochschule gestartet ist. In den vergangenen Monaten wurden Versuche mit Polyamid-Glasfaser-Kunststoffen unterschiedlicher Hersteller gemacht, die jeweils andere Zusatzstoffe zur Reibungsverbesserung enthalten und zu kleinen Prüflingen verarbeitet wurden. Für die Untersuchung der Reibungs- und Verschleißeigenschaften unter Belastung im so genannten Tribometer wurde hat das Projektteam eine innovative Idee entwickelt: Der Versuchsstand wurde durch eine spezielle Kamera ergänzt, die Videoaufnahmen von der Reaktion des Materials auf den Verschleiß ermöglicht. Damit ist es möglich, die Änderung der Oberfläche während des Verschleißes zu beobachten und die Rolle des jeweiligen Zusatzstoffes zu klären. Beispielsweise gibt es Schmierstoffe, die mit Abriebpartikeln gemeinsam eine Verschleißschutzschicht bilden. Andere neigen bei erhöhten Temperaturen zu Oxidation mit Luftsauerstoff und verlieren ihren positiven Einfluss.

„Eine wichtige Erkenntnis war, dass es nicht die eine umfassende Alternative gibt, sondern, dass wir jeweils anwendungsspezifische Lösungen brauchen – diese Lösungen gibt es jedoch“, so Graf. So bewähre sich ein Zusatzstoff beispielsweise sehr gut in einem gewissen Zeitfenster der Belastung, danach falle die Kurve jedoch ab. Andere Stoffe hingegen hätten im Vergleich nicht die Belastbarkeit dieses Stoffs erreicht, zeigten sich dafür aber auch über eine längere Zeit recht stabil. 

Auf der Hannover Messe werden Prof. Dr. Matthias Graf, die wissenschaftlichen Mitarbeiter Timo Knöner, Nils Thoben und Tobias Lankenau sowie zwei Studierende am Stand des Ministeriums für Wissenschaft und Kultur (B 56) in Halle 11 mit verschiedenen Exponaten über ihre Forschungsarbeit informieren. Das Projekt PANTHER ist eines von 300 Forschungsvorhaben, die es in die Endauswahl von mehr als 3000 eingereichten Anträgen beim Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geschafft haben. Gefördert wurde es innerhalb des Programms „DATIpilot“.