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Innovationspreis für den Erfinder neuer PTFE-Hochleistungskunststoffe und Hochleistungsschmierstoffe
Dr. Dieter Lehmann erhält den von der COMMERZBANK AG geförderten Innovationspreis 2011 des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF. Gewürdigt wird er für seine bahnbrechenden Erfindungen und langjährigen anwendungsorientierten Forschungsarbeiten zur chemischen Kopplung von Polytetrafluorethylen (PTFE) – besser bekannt unter dem DuPont-Markennamen „Teflon“ – mit anderen Polymeren, die zur Entwicklung und teilweise bereits zur Markteinführung neuer, funktioneller und ressourcenschonender Hochleistungskunststoffe und -schmierstoffe geführt haben.
Als Dr. Lehmann Ende der neunziger Jahre erstmals seine Ergebnisse zur chemischen Kopplung von PTFE mit Polyamid publizierte, rüttelte er an einem Dogma der PTFE-Forschung. PTFE war und ist in zahlreichen Spezialanwendungen bereits ein etablierter Werkstoff. Seine chemische und damit dauerhafte Verbindung mit anderen Kunststoffen galt jedoch wegen seiner hohen Chemikalienbeständigkeit und Reaktionsträgheit als unmöglich. So mussten Material- und Gebrauchsgüterentwickler, die die speziellen Eigenschaften von PTFE wie dessen hervorragende Gleit- und Antihafteigenschaften nutzen wollten, gleichzeitig die Nachteile dieses Spezialkunststoffs wie schlechte mechanische Eigenschaften, schlechte Verarbeitbarkeit und hoher Preis in Kauf nehmen. Diese Nachteile konnten bisher nicht – zumindest nicht dauerhaft – durch Verbindung mit anderen Polymeren und die daraus resultierende Eigenschaftskombination aufgehoben werden. Erst durch die im IPF gelungene und zunächst in der Fachwelt angezweifelte chemische Kopplung wurde es möglich, das Potenzial von PFTE in Compounds mit mechanisch stabilen, gut verarbeitbaren und preiswert verfügbaren Kunststoffen wesentlich zu erweitern und optimal auszureizen.
Dass diese Kopplung zu verbesserten Produkteigenschaften führt, die heute in einer Reihe von Produkten auch schon in der Praxis nachgewiesen werden konnten, ist der beharrlichen Verfolgung des Forschungsthemas durch Dr. Lehmann zu verdanken, vor allem der konsequenten Verknüpfung polymerchemischer und ingenieurwissenschaftlich-technologischer Kompetenz. Unter Einsatz gezielt angepasster Reaktionsprinzipien wurden auf handelsüblichen Verarbeitungsmaschinen Technologien für Modifizierungs- und Kopplungsreaktionen mit etablierten Kunststoffen entwickelt, die sich ohne Probleme in die industrielle Praxis überführen lassen. Vor diesem Hintergrund wurden bereits von mehreren Unternehmen Lizenzen für die Entwicklung erworben. Die Firma TerHell Plastics GmbH Herne produziert und vermarktet chemisch gekoppelte Polyamid/PTFE-Materialien als Tribowerkstoffe, d. h. als Materialien mit vorteilhaften Reibungs- und Verschleißeigenschaften.
Ein Beispiel, in dem sich die Leistungsfähigkeit eines chemisch gekoppelten Materials besonders eindrucksvoll zeigt, ist sein Einsatz für Kugellagerkäfige in Präzisionskugellagern für Turbinenbohrer im Dentalbereich. Mit dem chemisch kompatibilisierten Material Torlon-PTFE-cg wird eine Lebensdauerverlängerung auf das mehr als Fünffache im Vergleich zu dem bisher eingesetzten Kugellagerkäfigmaterial Torlon 4301 der Fa. Solvay erreicht. Mit 7000 Umdrehungen pro Sekunde ist der Werkstoff hierbei extremen Belastungen ausgesetzt.
Am Institut selbst wurden die Arbeiten seit Ende 2009 im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm ForMaT (Forschung für den Markt im Team) geförderten Projekts weiter vorangetrieben. Neben Tribowerkstoffen rückten dabei auch Schmierstoffe ins Blickfeld: Durch die Kopplung von PTFE mit Ölen wurden Prototypen neuartiger Hochleistungsschmierstoffe entwickelt, die das Interesse renommierter Schmierstoffhersteller fanden und für die bereits eine erste Lizenz vergeben wurde.
Zudem eröffnen die Arbeiten einen revolutionären Ansatz beim Recycling von PTFE. Abfälle, die sonst vielfach kostenaufwändig entsorgt werden müssen, können in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden. Speziell modifizierte PTFE-Abfälle besitzen bei der Anwendung in Hochleistungskunststoffen und Hochleistungsschmierstoffen dank der chemischen Kopplung und Verträglichkeitsvermittlung vielfach gleichwertige und z. T. sogar bessere Eigenschaften als sie mit modifizierter PTFE-Neuware erreicht werden.
Aufgrund der vielfältigen und vielversprechenden Einsatzpotenziale der neuen PTFE-Materialien wird im Institut die Ausgründung des Unternehmens „perfluorence“ zur Vermarktung dieser Entwicklungen vorbereitet. Die Initiative wurde im Juli 2011 als „Ausgewählter Ort im Land der Ideen“ ausgezeichnet.
Die Übergabe des Innovationspreises erfolgt im Rahmen des Jahresempfangs des Instituts am 22. März 2012 im Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V., Hohe Str. 6, 01069 Dresden (15.00 Uhr Beginn Jahresempfang, 16.50 Uhr Beginn Preisverleihung).
Inhaltliche Rückfragen: Dr. Dieter Lehmann
Tel. 0351 4658-392
E-Mail lehmann@ipfdd.de
Dentalturbinenkopf mit Rotor, Rotorwelle, Kugellagern und Bohrwerkzeug
Abbildung: H. Niedermeier, GRW Gebr. Reinfurt GmbH & Co. KG, Rimpar
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Dr. Dieter Lehmann
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
Chemie, Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsergebnisse, Wettbewerbe / Auszeichnungen
Deutsch
Dentalturbinenkopf mit Rotor, Rotorwelle, Kugellagern und Bohrwerkzeug
Abbildung: H. Niedermeier, GRW Gebr. Reinfurt GmbH & Co. KG, Rimpar
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