Ewigkeitschemikalien PFAS-Verbot: Wie der Elektronikbranche ein „Teflon-Ausstieg“ gelingen kann

Anbieter zum Thema

igus GmbH

Heitec AG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Treston Deutschland GmbH

Ob in Kabelisolierung, als Anti-Haft-Beschichtung im Gehäusebau oder in der Chipfertigung: PFAS gelten auch in der Elektronik oft als unverzichtbar. Doch das EU-Verbot wird kommen. Der Kölner Kunststoffspezialist Igus zeigt, dass ein Verzicht auf das bewährte PTFE ohne Performance-Verlust möglich ist und teilweise sogar mechanische Vorteile bietet. Was kann die Elektronikbranche davon lernen?

Es ist ein Dilemma, das viele Entwickler in der Elektronik- und Automatisierungsbranche derzeit umtreibt: Einerseits gelten die herausragenden Eigenschaften von Fluorpolymeren wie PTFE (bekannt als Teflon) als eigentlich unverzichtbar: Sie sind hitzebeständig, isolierend und chemisch nahezu unzerstörbar. Ideal für Steckverbinder, Kabelmäntel oder Prozessanlagen in der Chip-Herstellung. Andererseits ist genau das auch ein ökologisches Problem. Daher ist die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) dabei, die gesamte Stoffgruppe der PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen), die sogenannten Ewigkeitschemikalien, weitgehend zu verbieten.

Wie geht die Industrie damit um? „Teflon als Begriff ist eigentlich schon verbrannt“, räumte Lars Butenschön von Igus ein. Er gewährte auf den Fachpressetagen in Karlsruhe einen Einblick in die Strategie des Kölner Kunststoffspezialisten, der sich schon jetzt auf eine PTFE-freie Zukunft eingestellt hat. Ein Vorgehen, das als Vorbild für die Elektronikfertigung dienen kann.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Das regulatorische Damoklesschwert: Entscheidung wohl erst 2027

Zunächst zur aktuellen Lage: Wann kommt das Verbot? Der ursprüngliche Zeitplan hat sich verzögert. Aktuell werten die wissenschaftlichen Ausschüsse RAC (Risikobeurteilung) und SEAC (sozioökonomische Analyse) die umfangreichen Rückmeldungen aus der Industrie aus.

„Wir erwarten eine Entscheidung der EU-Kommission erst Anfang 2027“, prognostizierte Butenschön anhand der aktuellen ECHA-Timelines. Danach würden noch Übergangsfristen greifen. Doch schon jetzt ist das Thema relevant: Große Player aus der Automobilindustrie oder dem Halbleitersektor warten nicht auf den Gesetzestext. Sie fordern von ihren Zulieferern schon heute PFAS-freie Komponenten, um ihre Lieferketten abzusichern.

Blick über den großen Teich: Die globale Dimension

Für die exportstarke deutsche Elektronikindustrie ist die Lage in den USA fast noch brisanter als in der EU. Die US-Umweltbehörde EPA macht über den „Toxic Substances Control Act“ (TSCA) massiven Druck. Besonders die Meldepflichten für importierte Artikel, die PFAS enthalten, haben viele Unternehmen kalt erwischt.

Zudem preschen einzelne US-Bundesstaaten vor: Minnesota hat etwa eines der strengsten Gesetze verabschiedet, das den Verkauf von Produkten mit absichtlich hinzugefügten PFAS ab 2025 (in bestimmten Kategorien) und 2032 (komplett) verbietet.

Wer also Bauteile oder Maschinen in die USA exportiert, muss sich unabhängig von der ECHA-Entscheidung in Brüssel bewegen. Diese wiederum dient als Vorbild für Entscheidungen in anderen Ländern der Welt. Die Strategie von Igus, schon jetzt global einheitliche, PFAS-freie Standards zu schaffen, ist daher nicht unbedingt ökologischer Idealismus als vielmehr offensichtliche wirtschaftliche Notwendigkeit, um lieferfähig zu bleiben.

Begriffsverwirrung: PTFE ist nur die Spitze des PFAS-Eisbergs

Zunächst ist eine Unterscheidung essenziell: PFAS ist der Überbegriff für rund 14.000 verschiedene Stoffe. PTFE (Polytetrafluorethylen, „Teflon“) ist ein Fluorpolymer und gehört zu einer Untergruppe von 38 Stoffen.

Das Problem: PTFE ist in der Technik allgegenwärtig. In Gleitlagern sorgt es für niedrige Reibwerte, in der Elektronik für Isolation und Beständigkeit. Es wird also nie komplett verschwinden können: „Wenn wir das Ganze so stark regulieren, dass wir gar keine PFAS mehr einsetzen, sind davon Produkte betroffen, die dafür sorgen, dass wir hier eine Zivilisation haben“, so Butenschön in seinem Vortrag, um die Tragweite zu verdeutlichen.

Ein PFAS-Totalverbot gilt daher als unwahrscheinlich. Auch deswegen, weil die Messbarkeit, also der Nachweis der Stoffe im Produkt schwierig ist. Doch massive Einschränkungen für Fluorpolymere kommen: Das PTFE-Verbot in Endkunden-Produkten gilt als ziemlich sicher, für Industriegüter sieht das aktuell noch etwas differenzierter aus.

Chance statt Verzicht: Mechanische Vorteile nutzen

Der Abschied von PTFE muss dabei kein technischer Rückschritt sein. Im Gegenteil: Butenschön wies darauf hin, dass PTFE neben seinen Vorteilen auch signifikante Nachteile besitzt. Es ist mechanisch wenig fest („weich“), schwierig zu verarbeiten und relativ teuer. Für Konstrukteure von Steckverbindern oder Gehäusen eröffnet sich hier eine Chance: Der Umstieg auf PTFE-freie Hochleistungskunststoffe kann die mechanische Festigkeit und Steifigkeit von Bauteilen erhöhen, was bei miniaturisierten Elektronikkomponenten oft gewünscht ist. Der Verzicht wird so zum qualitativen Upgrade.

Die Strategie: „Wir tun so, als wäre das Verbot morgen“

Wie ersetzt man also einen Werkstoff, der als eigentlich unersetzbar gilt? Igus hat sich Ende 2023 entschieden, die Flucht nach vorn anzutreten. „Wir tun so, als wenn das nächstes Jahr verboten wird“, beschrieb Butenschön die interne Maxime. Das Unternehmen entwickelte für einen Großteil seiner Standardwerkstoffe PTFE-freie Alternativen.

Das Ergebnis ist für die Elektronikbranche ermutigend: Die neuen Polymer-Mischungen erreichen in Laboruntersuchungen nahezu identische tribologische Eigenschaften (Reibung und Verschleiß) wie die originalen, PTFE-haltigen Werkstoffe. Die Transferleistung für den Elektroniker liegt auf der Hand: Wenn ein mechanisches Bauteil unter hoher Last und Reibung ohne PTFE funktioniert, könnten statische Anwendungen wie Gehäuseabdichtungen oder Kabelisolierungen technisch ebenfalls austauschbar sein.

Kleine Materialkunde: Was kommt nach dem Teflon?

Wenn kein PTFE, was dann? Die Antwort liegt oft in modernen Hochleistungspolymeren, die jedoch einen Kopfsprung ins tiefe Becken der Materialwissenschaft erfordern. Der würde hier den Rahmen sprengen, deswegen fühlen wir nur mit dem kleinen Zeh vor:

• PEEK (Polyetheretherketon): Gilt oft als der „König der Kunststoffe“. Es ist extrem hitzebeständig und mechanisch belastbar, aber auch deutlich teurer als PTFE. Für kritische Isolatoren in der Leistungselektronik könnte es eine valide Option sein.

• UHMW-PE (Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene): Bietet exzellente Reibwerte und ist günstig, hält aber keine hohen Temperaturen aus – eher etwas für Gehäuseteile als für Lötprozesse.

• POM (Polyoxymethylen): Ein klassischer Konstruktionswerkstoff, der gute mechanische Werte liefert, aber tribologisch oft Schmierstoffe benötigt.

Die Kunst der „PTFE-freien“ Entwicklung bei Igus bestand darin, Festschmierstoffe zu finden, die nicht auf Fluor basieren, aber ähnliche Gleiteigenschaften in den Compound einbringen. Auch für die Elektronik bedeutet das: Es gibt nicht den einen Ersatzstoff. Entwickler müssen ihre Anforderungsprofile (Temperatur vs. Mechanik vs. Kosten) schärfer definieren als zuvor.

Pragmatismus in der Lieferkette: Das Prinzip „Rezeptur-Reinheit“

Eine der größten Hürden ist die Nachweisbarkeit: Wie garantiert man, dass ein zugekaufter Sensor oder ein Kabel komplett PFAS-frei ist, wenn die Stoffe mittlerweile überall in der Umwelt nachweisbar sind? „Wenn unser Einrichter an der Spritzgussmaschine sich morgens die Zähne mit einer fluorierten Zahnpasta geputzt hat, sind Spuren davon im Produkt“, verdeutlicht der Referent die Kreuzkontamination.

Die alle zu messen, ist sehr schwierig. „Aktueller Testumfang sind so 300 Stoffe“, erklärte Butenschön und nutzte einen anschaulichen Vergleich: Das Testen auf Fluor-Gehalt ist wie die Frage „Wie viel Fett ist in meiner Pizza?“. Man kennt dann zwar den Gesamtgehalt, weiß aber nicht, welche spezifischen Fette enthalten sind. Ähnlich verhält es sich mit PFAS.

Die Lösung liegt in einer pragmatischen Definition, auf die sich die Industrie zubewegt: Kein pz-PFAS (prozessbedingt zugesetztes PFAS). Das bedeutet: Der Hersteller garantiert, dass in der Rezeptur aktiv kein PTFE oder PFAS hinzugefügt wurde. Unvermeidbare Spuren durch Kreuzkontamination in der Umwelt werden toleriert.

Kostenfaktor: Der Preis der Umstellung

Aktuell liegen bei Igus die Kosten für die neuen, PTFE-freien Spezialcompounds laut Butenschön etwa zehn Prozent über den klassischen Varianten. Der Grund liegt primär in der Skalierung: Die riesigen Mengen der etablierten Werkstoffe drücken den Preis, während die neuen Rezepturen noch hochgefahren werden. Mit steigender Marktdurchdringung dürfte sich dieses Delta jedoch mittelfristig schließen.

Von Kabeln bis zur Food-Elektronik

Dass der Umstieg in der Breiteschon jetzt technisch ankommt, zeigen drei Beispiele:

• Leitungen: Mit den „chainflex“-Leitungen bietet der Markt bereits hochflexible Kabel für Energieführungsketten an, die ohne PTFE in der Isolierung auskommen, ein wichtiges Signal für den Maschinenbau.

• Halbleiter-Equipment: Ein niederländischer Kunde von Igus, der Halbleiterfertigungsmaschinen herstellt, bereits sein gesamtes Portfolio auf PFAS-freie Produkte um. Interessant dabei: Auch hier akzeptiert man den pragmatischen Ansatz der „Rezeptur-Reinheit“ ohne PTFE, solange keine PFAS aktiv zugesetzt werden.

• Lebensmitteltechnik: Zur kommenden Hannover Messe stellt Igus mit dem Werkstoff iglidur A181 eine Lösung vor, die FDA-konform und gleichzeitig PTFE-frei ist. Das ist besonders für Hersteller von Sensoren und Aktoren in der Food-Branche relevant, da hier die Sensibilität für Inhaltsstoffe am höchsten ist.

Nachhaltigkeit als Bonus: Booster für die Kreislaufwirtschaft

Fluorpolymere gelten als Kontaminanten im Recyclingstrom. Bauteile, die mit PTFE beschichtet sind oder es enthalten, lassen sich oft nicht sortenrein recyceln. Bei der thermischen Verwertung (Verbrennung) können zudem aggressive Flusssäuren entstehen, die Rauchgasreinigungsanlagen massiv belasten.

Der Umstieg auf PFAS-freie Kunststoffe zahlt also direkt auf die Nachhaltigkeitsziele vieler Elektronikkonzerne ein. Im Hinblick auf den kommenden „Digitalen Produktpass“ (DPP) der EU wird die Recyclingfähigkeit von Elektronikkomponenten zu einem harten Wettbewerbsfaktor. Wer heute schon mit „PTFE-frei“ seine Datenblätter schmücken kann, verschafft sich bei den Nachhaltigkeitsbeauftragten seiner Kunden einen klaren Vorteil.

Halbleiterfertigung

Warum ultrakurzkettige PFAS zur neuen Problemklasse werden

Fazit: Jetzt die BOM prüfen

Der Igus-Vortrag auf den Fachpressetagen machte deutlich: Der Abgesang auf PTFE ist eingeläutet. Auch wenn die EU-Bürokratie noch Zeit benötigt, gibt es brereits jetzt schon eine Nachfrage für Produkte ohne Ewigkeitschemikalien auf dem Markt.

Für Elektronikfertiger und Automatisierer bedeutet das: Jetzt ist ein guter Zeitpunkt, die Stücklisten (BOM) zu prüfen und Alternativen zu qualifizieren. Das könnten direkte Gespräche mit Zulieferern sein oder neue Online-Filter in Beschaffungsportalen sein, die gezielt „PFAS/PTFE-frei“. Die mechanische Komponentenebene hat bewiesen, dass die Performance unter dem Verzicht nicht leiden muss.

 (mc)

(ID:50713640)