Der Umstieg auf eine PTFE-freie Lösung ist kein einfacher Additivaustausch: Er erfordert einen Vergleich von Tribologie, Temperaturverhalten, Mechanik, Verarbeitung und Konstruktionsanforderungen.

Alternativen zu PTFE bei selbstschmierenden Materialien: Wie Sie eine PFAS-freie Umstellung angehen

Die Anfrage erreicht die technische Abteilung: Für das nächste Projekt wird eine PTFE-freie oder PFAS-freie Lösung benötigt. Die Versuchung liegt nahe, dieselbe Matrix, dieselbe Verstärkung und dieselbe Geometrie beizubehalten und lediglich das fluorierte Additiv durch eine Alternative zu ersetzen.

Genau hier steigt das Risiko. PTFE wird seit Jahrzehnten eingesetzt, weil es eine Kombination von Eigenschaften bietet, die mit einer einzigen Technologie nur schwer zu replizieren ist: niedrige Oberflächenenergie, geringe Reibung, chemische Beständigkeit, thermische Stabilität und gute Verträglichkeit mit vielen Matrices. Die Umstellung sollte daher als Re-Engineering-Projekt behandelt werden, nicht als 1:1-Austausch.

Hinweis zur Regulierung – Stand September 2026 In Europa ist das Verfahren für eine umfassende PFAS-Beschränkung im Rahmen von REACH noch nicht abgeschlossen. Der RAC hat seine Stellungnahme verabschiedet; der SEAC schließt derzeit die sozioökonomische Bewertung ab. Eine PFAS-freie Anforderung kann daher aus Kundenspezifikationen, Unternehmensrichtlinien, der Vorbereitung auf künftige regulatorische Entwicklungen oder anderen Projektzielen resultieren. Es ist wichtig, die tatsächliche Anforderung stets vom allgemeinen regulatorischen Kontext zu unterscheiden.

ECHA-Hintergrundinformationen zum PFAS-Beschränkungsverfahren

Erste Frage: Was bedeutet PFAS-frei wirklich für das Projekt?

Derselbe Begriff kann sehr unterschiedliche Anforderungen verbergen. Ein OEM kann eine interne Spezifikation vorgeben; der Einkauf kann eine Veränderung der Supply Chain vorwegnehmen; die Nachhaltigkeitsabteilung kann eine freiwillige Richtlinie festlegen; ein neues Projekt möchte PTFE von Anfang an aus technischen Gründen vermeiden.

Vor der Materialauswahl ist es daher sinnvoll, den eigentlichen Treiber und die erforderliche Dokumentation zu klären. Insbesondere sollten PTFE-frei und PFAS-frei nicht als Synonyme verwendet werden, ohne die vom Kunden oder im Lastenheft festgelegte Definition überprüft zu haben.

Warum PTFE ein schwer zu ersetzender Benchmark ist

Der Vorteil von PTFE beruht nicht allein auf einem niedrigen Reibungskoeffizienten. In selbstschmierenden Formulierungen trägt es zum Verhalten der Grenzfläche bei und kann einen Transferfilm auf der Gegenlauffläche bilden, der den Gleitvorgang verbessert. Zudem bleibt die Leistung über einen breiten Temperaturbereich stabil, und PTFE lässt sich in vielen Matrices einsetzen.

Deshalb ist eine Frage wie „Welches Additiv hat denselben Reibungskoeffizienten?“ zu eng gefasst. Die richtige Fragestellung lautet: Welche Formulierung bietet das beste Gesamtgleichgewicht für meine Anwendung?

Die sechs Dimensionen, die bei einer PTFE-freien Umstellung zu vergleichen sind

1. Reibung

Die neue Formulierung muss einen mit dem System kompatiblen Reibwiderstand aufweisen, wobei dieser Wert unter den relevanten Betriebsbedingungen überprüft werden muss: Last, Geschwindigkeit, Temperatur, Bewegungsart und Gegenlauffläche.

2. Verschleiß

Ein niedrigerer Reibungskoeffizient garantiert keine höhere Lebensdauer. Manche Alternativen können die Reibung erheblich senken, dabei aber deutlich schneller verschleißen. Daher ist es unerlässlich, beide Größen zu messen und festzulegen, welche im Projekt tatsächlich priorisiert werden soll.

3. Temperatur

Eine alternative Technologie kann eine Phase mit niedrigerer Temperaturgrenze als die Matrix einführen. Dieser Aspekt wird in Hochtemperaturanwendungen oder bei lokaler Wärmeentwicklung durch Reibung entscheidend. Die tribologische Leistung muss gemeinsam mit der Fähigkeit des Bauteils bewertet werden, mechanische und dimensionale Eigenschaften beizubehalten.

4. Mechanische Eigenschaften

Modul, Festigkeit, Schlagzähigkeit, Kriechverhalten und Ermüdungsfestigkeit können sich verändern. Der Ersatz von PTFE bringt keinen Nutzen, wenn der neue Compound zwar gut gleitet, aber nicht mehr in der Lage ist, die geforderte Last zu tragen oder die vorgeschriebenen Toleranzen einzuhalten.

5. Verarbeitbarkeit

Additivdispersion, Oberflächenbeschaffenheit, Prozessstabilität, Werkzeugverschleiß und Spritzgussverhalten gehören ebenfalls zur Bewertung. Eine am Tribometer wirksame Formulierung muss sich zudem reproduzierbar industrialisieren lassen.

6. Sekundäre Anforderungen

Flammwidrigkeit, elektrische Eigenschaften, Farbe, chemische Beständigkeit, Lebensmittelkontakt, Maßhaltigkeit oder Automotive-Spezifikationen können den Kreis der infrage kommenden Alternativen erheblich einschränken.

Welche Alternativen infrage kommen

PTFE-freie Technologien können unterschiedliche Additivfamilien und Schmiersysteme nutzen, darunter ultrahochmolekulare Polyolefine, Fasern, Grafit, Metallsulfide, Keramiken und synergetische Kombinationen. Keine dieser Kategorien ist universell mit PTFE gleichzusetzen.

UHMWPE ist in vielen Anwendungen einer der interessantesten Kandidaten, da es zur Reibungsreduzierung beitragen kann und eine geringere Dichte aufweist. Sein Beitrag muss jedoch im Hinblick auf Temperatur, Matrix und strukturelles Bauteil bewertet werden. Andere Formulierungen können unter abweichenden Bedingungen ein besseres Gleichgewicht bieten.

Die LATILUB-Familie umfasst auch PFAS-freie Lösungen, die auf unterschiedlichen Matrices und Additivkombinationen basieren. In manchen Fällen kann sich die tribologische Leistung an traditionelle Formulierungen annähern; in anderen können Einschränkungen im thermischen oder mechanischen Bereich auftreten. Gerade deshalb muss der Vergleich anwendungsbezogen erfolgen.

Eine Methode in sieben Schritten zur Risikominimierung bei der Umstellung

1. Die Anforderung klären: PTFE-frei, PFAS-frei oder eine andere Kundenspezifikation.
2. Den tatsächlichen Benchmark festlegen: Das aktuelle Material muss unter den Bedingungen gemessen werden, die die neue Lösung ersetzen soll.
3. Mehrere Akzeptanzkriterien definieren: Reibung, Verschleiß, Temperatur, Mechanik, Dimensionsstabilität, Verarbeitung und sekundäre Anforderungen.
4. Mehrere Alternativen auswählen, nicht nur eine, da das beste Gleichgewicht aus unterschiedlichen Technologien hervorgehen kann.
5. Die Kandidaten unter denselben Bedingungen hinsichtlich Last, Geschwindigkeit, Temperatur, Gegenlauffläche und Lebensdauer vergleichen.
6. Verarbeitbarkeit, Prozessstabilität und Bauteilqualität überprüfen.
7. Das endgültige Material in der Anwendung validieren, bevor die neue Spezifikation formell festgelegt wird.

Wenn das aktuelle Material gut funktioniert, nutzen Sie es als Referenz

Wenn die PTFE-basierte Lösung technisch zufriedenstellend ist und die Umstellung aus einer neuen Spezifikation resultiert, stellt das bestehende Material einen äußerst wertvollen Benchmark dar. So lässt sich eine konkrete Leistungsschwelle definieren, anstatt lediglich Datenblattwerte zu vergleichen, die mit unterschiedlichen Methoden ermittelt wurden.

Dieser Ansatz macht den Trade-off transparenter: Eine neue Formulierung könnte eine etwas höhere Reibung aufweisen, dabei aber Dichte, Verarbeitung oder andere Anforderungen verbessern; oder sie behält die Tribologie bei, erfordert jedoch einen anderen thermischen Spielraum. Die Entscheidung wird dadurch ingenieurtechnisch fundiert und dokumentierbar.

PFAS-frei als Projekt, nicht als Etikett

Der Übergang zu PFAS-freien Formulierungen bietet die Gelegenheit, das Bauteil neu zu durchdenken, nicht nur einen Inhaltsstoff auszutauschen. Wenn die Auswahl von der Anwendung ausgeht und vergleichende Tests einbezieht, lässt sich eine robustere Lösung entwickeln und das Risiko verringern, Trade-offs erst in der Industrialisierungsphase zu entdecken.

Müssen Sie eine PTFE-basierte Spezifikation umstellen?

Im LATI Tribology Design Check können Sie den aktuellen Compound, den Grund für die Umstellung, die vom Kunden geforderte PFAS-/PTFE-frei-Definition, die P-V-T-Bedingungen, die Gegenlauffläche, die Ziellebensdauer und die Eigenschaften angeben, die sich nicht verschlechtern dürfen. Diese Informationen helfen dabei, eine Shortlist an wirklich vergleichbaren Alternativen zu erstellen. Entdecken Sie die selbstschmierenden LATILUB-Kunststoffe