Oleophile Antihaftbeschichtungen durch Oberflächenstrukturen für Kochgeschirr

• Antragsteller: Dr.-Ing. Tim Radel
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519202422

Gemäß Stand der Technik werden für Kochgeschirr entweder Antihaft-beschichtungen eingesetzt, welche überwiegend auf Polyfluorkohlenwasserstoffen bzw. Sol-Gel Beschichtungen basieren und somit einen oleophoben Charakter aufweisen. Alternativ werden blanke Stähle oder Emaille eingesetzt, welche zwar eine oleophile Eigenschaft zeigen, jedoch zu keiner Antihaftwirkung führen. Um diesen Kritikpunkten entgegenzuwirken, wird in dem beantragten Forschungsvorhaben die Kombination aus Oberflächenstrukturierung mittels Laser und einer siliziumorganischen Antihaftbeschichtung (PECVD-Verfahren) verfolgt. Das übergeordnete Ziel ist die Schaffung einer oleophilen Antihaftbeschichtung in einem Demonstrator für Kochgeschirr, insbesondere Pfannen. Dabei stehen zwei wissenschaftliche Zielstellungen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Zum einen ist dies die Erweiterung des Verständnisses über den Zusammenhang zwischen den Laserparametern und den mechanischen sowie morphologischen Eigenschaften der verwendeten Struktur. Diese Laser-induzierten nichtperiodischen Strukturen (NPS) bieten einen vielsprechenden Ansatz zur Schaffung einer olephilen Oberfläche, die eine homogene und schnelle Verteilung des Öls trotz erhöhter Temperaturen und seine ständige Verfügbarkeit fördert. Außerdem ist davon auszugehen, dass die geometrischen und mechanischen Eigenschaften der Struktur einen Einfluss auf die Struktur-Beschichtungswechselwirkung besitzen. Zum anderen soll eine plasmapolymere Beschichtung mit hoher thermischer sowie mechanischer Stabilität, als auch einer niedrigen Oberflächenenergie entwickelt werden. Diese Beschichtung stellt im Vergleich zu den bisher verwendeten Beschichtungen eine einzigartige Neuerung dar, da sie frei von Perfluoroctansäure (PFOA) und anderen perfluorierten Carbonsäuren ist, die üblicherweise zur Herstellung von Polytetrafluorethylen (PTFE, Handelsname Teflon®) und anderen fluorhaltigen Polymeren als Hilfsmittel bei der Herstellung von Antihaftbeschichtungen eingesetzt werden. Es ist bekannt, dass PFOA in der Umwelt nicht abgebaut wird und daher diese Stoffe als Ewigkeitschemikalien bezeichnet werden. Für PFOS und PFOA sind dadurch deren Herstellung, Verwendung, das Inverkehrbringen und der Import als Stoff selbst sowie in Mischungen und Erzeugnissen (Produkten) in der EU bis auf wenige Ausnahmen verboten und werden zukünftig weiter verboten werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Induflex Coating Systems GmbH; Sitec Industrietechnologie GmbH; WMF GmbH
• Kooperationspartner: Dr. Ralph Wilken