The Tiger of Chemistry - Air Products GmbH

„Wir haben
eine Technologie
entwickelt, die
Oberflächen und
Materialien völlig
neue und einzigartige
Eigenschaften verleiht.“
Fluor-Technologie
Fluor – „The Tiger of Chemistry“

Fluor – „The Tiger of Chemistry“
Seine Reaktionsfreudigkeit macht Fluor zum „Tiger“ unter den chemischen
Elementen. Werkstoffen und Werkstoffoberflächen verleiht Fluor neuartige
und einzigartige Eigenschaften.
Air Products verfügt über das Know-how, den „Tiger“ zu bändigen und die
Eigenschaften des Fluors für Sie nutzbar zu machen.
Seit mehr als 20 Jahren bauen wir Anlagen zur Werkstoff- und Oberflächenfluorierung,
optimieren Prozesse und stellen die reibungslose Versorgung
industrieller Fluorierungsanlagen mit Prozessgas sicher. Unsere Systeme sind
weltweit im Einsatz – zur Zufriedenheit unserer Kunden.
Unser Expertenteam erläutert Ihnen gern die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten
unserer Fluorierungstechnologie und erarbeitet mit Ihnen ein auf Ihren Anwendungsfall
zugeschnittenes individuelles Lösungskonzept.
Air Products Integrated Fluorination Business Process (IFP) –
Technologie aus einer Hand.
Als führender Anbieter verfahrens- und ingenieurtechnischer Leistungen für die Fluorierungstechnologie
bietet Ihnen Air Products mit IFP einen innovativen Komplettservice, der Ihre und unsere Kompetenzen
und Ressourcen intelligent miteinander verbindet.
Nennen Sie uns Ihre Ziele, und wir entwickeln den optimalen Prozess dafür.
Unsere Angebote:
Ihre Vorteile:
●
Machbarkeitsanalysen, experimentelle
Vorstudien
●
Sie profitieren von unserer jahrzehntelangen
Erfahrung im Bereich Werkstofffluorierung
Oberflächenspannung ohne Fluorierung
●
●
●
Sicherheits- und umwelttechnische
Analyse und Beratung
Detail- und Basic-Engineering inkl.
Sicherheits- und Umweltschutztechnik
Anlagenbau
●
●
Sie haben Zugriff auf das breite Know-how-
Portfolio eines weltweit operierenden
Unternehmens
Sie erreichen ein Höchstmaß an Planungssicherheit
bei Ihrer Investitionsentscheidung
●
●
●
Operatorschulung
Verfahrensoptimierung
Versorgung mit Prozessgasen
●
Unsere weltweite Präsenz in den Bereichen
Prozessgasversorgung, Anlagen- und
Sicherheitstechnik
●
Test- und Vorserienfluorierung
Oberflächenspannung mit Fluorierung
●
Mobile Fluorierungsanlage zur Vermietung

Definition und Technologie
Hauptkomponenten der „OFFLINE“-Fluorierung
Fluor-Technologie
Das Know-how, um den „Tiger“ zu bändigen
Was ist Fluorierung?
Als Fluorierung bezeichnet man die Oberflächenbehandlung
von Kunststoffen und anderen
Materialien mit gasförmigem Fluor. Durch
die Fluorierung werden Vor-, Zwischen- und
Endprodukte gezielt den Erfordernissen der
Weiterverarbeitung oder späteren Verwendung
angepasst. Dazu lässt man Fluor-Stickstoffbzw.
Fluor-Luft-Gemische auf das Basismaterial
einwirken. Dadurch verwandelt sich eine µmdicke
Schicht an der Oberfläche des Basismaterials
in eine so genannte funktionelle
Dünnschicht. Allein diese Schicht bestimmt
schließlich die Wechselwirkung des Trägermaterials
mit der Außenwelt.
Barrierefluorierung:
Im Falle der Barrierefluorierung werden Gemische
mit einem Fluorgehalt von 1 bis 20%
verwendet. Ziel dieser Oberflächenbehandlung
ist es, das Basismaterial so zu modifizieren,
dass die Oberfläche vor Solventien aller Art, z.B.
Chemikalien, organischen Lösungsmitteln, Ölen
und Kraftstoffen, geschützt wird. Auch gegen
das Eindringen von Feuchtigkeit, Dämpfen,
Gerüchen und Aromen können Kunststoffoberflächen
durch Fluorierung geschützt werden.
Fluorierte Oberflächen bieten sogar einen
Schutz gegen den Angriff von Bakterien und
Mikroorganismen.
Oberflächenaktivierung:
Fluor-Luft-Gemische mit niedrigem Fluoranteil
verbessern die Hafteigenschaften von Kunststoffen
und anderen Basismaterialien. Im
Unterschied zur Barrierefluorierung steigert
diese Behandlung die Oberflächenenergie und
verleiht der Oberfläche hydrophile Eigenschaften.
Typische Anwendungsgebiete für
diese Technologie finden sich beim Lackieren,
Strukturieren von Kunststoffen, beim Verkleben
von Kunststoffen miteinander oder mit anderen
Materialien, im Natur- und Kunstfaserbereich,
bei der Herstellung von Membranen und Filtermaterialien
und im Baustoffsektor bei der Herstellung
faserverstärkter Baumaterialien.

Verfahren
INLINE- und OFFLINE-Systeme:
Je nach Einsatzart unterscheidet man zwischen
kontinuierlichen bzw. semikontinuierlichen
„INLINE“-Systemen und diskontinuierlichen
„OFFLINE“-Systemen.
Beim INLINE-Verfahren erfolgt die Fluorierung
während des Herstellungsprozesses, beispielsweise
während des Blasformprozesses von
Verpackungsbehältern.
Wird mit OFFLINE-Verfahren gearbeitet, erfolgen
Herstellung und Fluorierung getrennt voneinander.
In Vakuumkammern wird der zu fluorierende
Artikel separat behandelt und ist damit vom
Herstellungsverfahren unabhängig.
Beide Verfahren sind großtechnisch einsetzbar
und gehören seit Jahren zum Kern des Leistungsangebotes
von Air Products.
1,5 m 3 -„OFFLINE“-Fluorierungsanlage
Vakuumkammer mit
Pumpsystem
Absorber
Stickstoff-Versorgung
Fluor-Stickstoff-
Versorgung
25 m 3 -„OFFLINE“-Fluorierungsanlage

Anwendung und Potentiale
Auf diese Stoffe können Sie Einfluss nehmen
Bei der Fluorierung von Kunststoffoberflächen
handelt es sich grundsätzlich um eine chemische
Reaktion zwischen einem festen und einem gasförmigen
Reaktionspartner.
Das Reaktionsgeschehen wird von der Konzentration,
der Temperatur und den individuellen
chemischen Eigenschaften der Reaktionspartner
bestimmt.
Es ist daher nicht überraschend, dass das Ergebnis
der Fluorierung ganz besonders vom
Aufbau und der chemischen Zusammensetzung
des zu fluorierenden Materials abhängt. Auch die
vorangegangene Verarbeitung des Grundmaterials,
die Anwesenheit von Additiven und die Art
und Konzentration von Pigmenten und Färbemitteln
spielen eine wichtige Rolle.
Oberflächenenergien von ausgewählten Elastomeren,
unbehandelt und fluoriert
Material
Abkürzung
Oberflächenenergie
unbehandelt
(mN/m)
Oberflächenenergie
fluoriert
(mN/m)
Polyethylen Low Density
LDPE
32
54
Polyethylen
PE-UHMW
37
54
Polypropylen
PP
29
66
Polyoximethylen
POM
40
72
Polyethylentherephthalat
PET
32
72
Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer
EPDM
40
58
Polybutylentherephthalat
PBT
30
72
Polycarbonat
PC
32
56
Polyphenylensulfid
PPS
32
60
Polysiloxan-Elastomer
SI
32
54
Die aufgeführte Stoffliste gibt den derzeitigen Stand der Technik wieder. Sprechen Sie uns an,
wenn Sie weitere Anwendungsmöglichkeiten kennen lernen möchten.
Fluorierung von Polycarbon-Oberflächen
Initialschritt der Fluorierungsreaktion

Fluorierung - ein sanftes Verfahren
für hervorragende Ergebnisse
Im Vergleich zu konventionellen Verfahren handelt es sich bei der Fluorierung
um ein besonders sanftes und langzeitstabiles Verfahren.
Am Beispiel der Oberflächenbehandlung von Kunststoffen lassen sich die Vorteile
der Fluortechnologie am besten darstellen.
Nachteile der konventionellen Verfahren
Beflämmung und Koronabehandlung
von Kunststoffen:
Beide Verfahren schädigen die Oberfläche
des zu behandelnden Kunststoffs in mehr
oder weniger starkem Umfang. Verantwortlich
hierfür ist die sehr große Konzentration reaktiver
Bestandteile. Die sehr intensive und
aggressive Oxidation der Kunststoffoberfläche
führt zur Zerstörung von Polymerketten,
wodurch die aktivierte Oberflächenschicht
mechanisch labil wird und sehr leicht abgetragen
werden kann. Der Aktivierungseffekt
geht so nach kurzer Zeit wieder verloren und
prozesstechnisch gibt es kaum Eingriffsmöglichkeiten.
Niederdruckplasmen:
Im Unterschied zur Beflämmung und Koronaentladung
lässt sich die Behandlung im
Niederdruckplasma auch zur Modifikation
einer Kunststoffoberfläche einsetzen. Der
wesentliche Nachteil der Niederdruckplasmaverfahren
ist der niedrige Prozessdruck,
der sich apparativ nur mit großem Aufwand
verwirklichen lässt. Der niedrige Prozessdruck
bewirkt außerdem, dass die Aktivierung
nur an der äußersten Oberflächenschicht
des Kunststoffs erfolgt.
Da die Polymerketten des Kunststoffs stets
eine gewisse Beweglichkeit aufweisen, geht
der Aktivierungseffekt oft schon nach kurzer
Zeit verloren.

Vorteile der Fluortechnologie
●
Behandlung nahezu aller Kunststoffoberflächen
Im Unterschied zu den konventionellen Verfahren
können fast alle Kunststoffoberflächen mit Fluor
vorbehandelt werden.
●
●
●
Leichte und reproduzierbare Prozesssteuerung
Da die Aktivierung durch die Reaktion des Fluors
mit dem Kunststoff erfolgt und die Reaktion durch
die Anwesenheit von Sauerstoff gebremst wird, lässt
sich die Aktivierung über die Fluorkonzentration
leicht und reproduzierbar steuern.
Dauerhafte Vorbehandlung
Folien lassen sich ebenso wie komplex geformte
Oberflächen vorbehandeln. Da die Behandlung bei
nahezu Normaldruck (≥ 500 mbar) erfolgt, erreicht
die Fluorierung auch tiefere Materialschichten.
Der Vorbehandlungseffekt ist deshalb dauerhaft.
Hervorragende Ergebnisse, ohne die Oberfläche
zu zerstören
Die Konzentration aktiver Spezies ist sehr ausgewogen
und einerseits hoch genug, um einen sehr guten
Aktivierungseffekt zu erzielen, andererseits zu niedrig,
um die Oberfläche zu schädigen.
Im „OFFLINE“-System behandelt
Im „INLINE“-System behandelt

Einsatzgebiete
Automobil- und Zulieferindustrie
Mit Fluor hält der Tank dicht
Bei der Fluorierung von Kunststoffbehältern
nimmt Air Products eine Vorreiterrolle ein.
Durch eine innovative Technologie zur Barrierefluorierung
von Kunststoff-Kraftstoffbehältern
(KKBs) ist es Air Products gemeinsam mit seinen
Kunden gelungen, die Emission von flüchtigen
Kohlenwasserstoffen aus dem Tank deutlich zu
verringern.
Mit seinem einzigartigen Fluorierungsprozess hat
Air Products ein bewährtes Verfahren zur Fluorierung
während des Blasformprozesses entwickelt,
um die Beständigkeit von KKBs und
Kunststoffbehältern gegenüber Kraftstoffen und
Lösungsmitteln deutlich zu erhöhen.
Bauindustrie
Innovative Gestaltung mit Beton –
Fluor macht's möglich
Traditionell wird für Bodenfundamente, Fahrbahndecken
und nicht hochtragende Fassadenteile ein
Betongemisch verwendet, das mit losen Eisenteilen
verstärkt ist.
Eine Innovation in der Betonindustrie ist es, dem
Beton fluorierte Polypropylenfasern beizumischen.
Diese erhöhen die Festigkeit und die
Gestaltungsmöglichkeiten bei Betonteilen.
Außerdem wird der Beton leichter und langlebiger.

Einsatzgebiete
Farben, Lacke, Tinten und Druckindustrie
Fluorierte Beschichtungen, die
halten, was sie versprechen
Die Aktivierung von Oberflächen durch Fluor
kann die Haftung von Lacken auf kritischen
Oberflächen erheblich und nachhaltig verbessern.
Dies ist zum Beispiel bei der Beschichtung von
geometrisch komplexen 3 D-Teilen von erheblichem
Vorteil.
Darüber hinaus können Formulierer ihre Lacksysteme
so gestalten, dass sie eine optimale
Haftung auch ohne Primer erreichen.
Module der „OFFLINE“-Fluorierung

Einsatzgebiete
Elektronikindustrie
Fluortechnologie – wenn Kontakte
entscheiden
In der Halbleiterindustrie kommt es in den verschiedenen
Anwendungsbereichen darauf an,
optimalen Kontakt und dauerhafte Verbindungen
herzustellen.
Mit Fluor lassen sich beispielsweise beim
chemischen Polieren von Hochstromhalbleitern
deutlich bessere Ergebnisse erzielen.
Kunststoffverarbeitung
Fluor macht Oberflächen aktiv
Für Fluor gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
in der Kunststoffindustrie – angefangen bei
Hohlkörpern und Formteilen bis hin zu Fasern,
Verbundwerkstoffen, Folien und Schaum.
Ein gutes Beispiel für die Anwendung sind
Dichtungsgummis, die als Führungsleisten in
Kfz-Fenstern eingesetzt werden.
Damit die Fenster in der Führung gleiten, müssen
die Hersteller die Oberfläche der Leisten entsprechend
beflocken oder lackieren. Fluor aktiviert
diese Oberflächen und sorgt dafür, dass Klebstoffe
auf Gummi besser haften. Dieses Verfahren hilft,
lang haltbare und leicht gleitende Führungsleisten
herzustellen.

Air Products GmbH
Global Fluorination Business
Hüttenstraße 50
45527 Hattingen
Germany
Tel. +49 (0) 2324 689-0
Fax +49 (0) 2324 689-100
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E-Mail: roedels@airproducts.com
Dr. Michael Hessel
Tel. +49 (0) 2324 689-577
E-Mail: hesselm@airproducts.com
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www.airproducts.de/fluorination
© Air Products and Chemicals, Inc. 2003

Kommunikation ist ein Schlüsselelement der Beziehungen, die wir zu unseren
Kunden aufbauen möchten. Weitere Details zu unserem Unternehmen finden Sie
auf unserer Website. Kontaktieren Sie uns, wenn Sie geeignete Lösungen suchen
für Ihr Unternehmen, Ihre Branche oder Ihre Märkte.
Unsere Hauptniederlassungsstellen weltweit:
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