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© IOLITEC, 2008.
Dr. Thomas SchubertGeschäftsführerIOLITEC GmbH & Co. KG, Denzlingen/Germany
Substitution von PFOS in dergalvanischen Hart- und Glanz-verchromung durchionische Flüssigkeiten
© IOLITEC, 2008.
Diplom-Ingenieur Berthold Seßler, Würzburg- Berater im Bereich Galvano- und Oberflächentechnik- Markteinschätzungen, Technologietransfer
Institut für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Bremen- Einschätzung der (öko-)Toxizität
IOLITEC GmbH & Co. KG, Denzlingen- Entwicklung geeigneter ionischer Flüssigkeiten
Projektpartner
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1. PFOS in der Galvanik
1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid
© C
OSM
OLO
GIC
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Was ist PFOS?
F3C
F2C
CF2
F2C
CF2
F2C
CF2
F2C
S
O
OO
K
PFOS: Perfluoroctylsulfonat
chemisch stabile Verbindung, interessante technische Eigenschaften
schwer abbaubar (Persistenz)
nachgewiesen wurde Anreicherung in der Leber(Gewichtszunahme und Hypertrophie der Versuchstiere)
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Verbot von PFOS
§ 8a. (1) Das Inverkehrsetzen und die Verwendung von Perfluoroctansulfonaten (PFOS) C8F17SO2X [X=OH, Metallsalze (O-M+), Halogenide, Amide und andere Derivate einschließlich Polymere] als Stoffe oder Bestandteile von Zubereitungen in einer Konzentration von 0,005 Masseprozent oder mehr sind verboten.
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1. Fotoresistlacke und Antireflexbeschichtungen für fotolithografische Prozesse,
2. fotografische Beschichtungen von Filmen, Papieren und Druckplatten,
3. Antischleiermittel für nicht-dekoratives Hartverchromen (Chrom VI) und Netzmittel für überwachte Galvanotechniksysteme,bei denen die Menge der PFOS-Emissionen in die Umwelt durch vollständigen Einsatz der einschlägigen besten verfügbaren Technologien, die im Rahmen der Richtlinie 96/61/EG des Rates vom 24. September 1996 über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung, ABl. Nr. L 257 vom. 10.10.1996, S. 26 in der Fassung der Verordnung (EG) Nr. 166/2006, ABl. L 33 vom 04.02.2006, S. 1, entwickelt worden sind, auf ein Mindestmaß reduziertwird,
4. Hydraulikflüssigkeiten für die Luft- und Raumfahrt.
Ausnahmen
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Einsatz von PFOS in der Galvanik
bei der Abscheidung von Chrom aus wässrigen Medien entstehtprozessbedingt Wasserstoff
die aufsteigenden Wasserstoffbläschen erzeugen beim Austritt aus dem Bad Sprühnebel, die Chrom enthalten und somit einArbeitsrisiko darstellen
der Einsatz von PFOS als Netzmittel reduziert dieSprühnebelbildung um 98%
PFOS ist unter den stark sauren und stark oxidierenden Bedingungen stabil
PFOS beeinflusst die Eigenschaften der zu beschichtenden Werkstücke nicht
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WW [kg] EU [kg] D [kg]
Kunststoffmetallisierung 500 150 60
Al-Anodisieren 1.000 300 120
Zn alkalisch 1.000 300 120
PTFE Dispersionsabscheidung
250 75 30
Andere Anwendungen 1000 300 120
Summe Galvanotechnik ohne Verchromen
3.750 1.125 450
Verchromen 17.000 6.000 3.000
Gesamtsumme 20.750 7.125 3.450
Quelle: ZVO.
Einsatz von PFOS in verschiedenen Anwendungen
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2. Ersatz von PFOS durchionische Flüssigkeiten
N-Butyl-N-methylpyrrolidinium dicyanamid
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Anforderungen an eine IL als PFOS-Ersatz
effektive Verhinderung der Sprühnebelbildung
Stabilität unter den sauren und stark oxidierendenProzessbedingungen
Gewährleistung der biologischen Abbaubarkeit
wenn möglich fluorfreie Substanzen
nicht nachweisbare Toxizität
kein Einfluss auf die zu beschichtenden Werkstücke
moderater Preis
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Warum kommen IL in Frage?
thermische Stabilitätz.B. 1-Butyl-3-methyl-imidazolium triflat ≈ 250°C
elektrochemische Stabilitätz.B. N-Butyl-N-methyl-pyrrolidiniumbis(trifluoromethylsulfonyl)imid ECW 5.5 V (GC)
Kombination von Polarität undOberflächenspannung 24 - 61 mJ/m2
nicht-Toxizität prinzipiell möglich
biologische Abbaubarkeit einstellbar
How to Predict the Physical Properties of Ionic Liquids: A Volume-Based ApproachJ. M. Slattery,* C. Daguenet, P. J. Dyson, T. J. S. Schubert, I. Krossing, Angew. Chem. 2007, 119, 5480.
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Physikalisch-Chemische Eigenschaften
Es sind nicht einzelne Eigenschaften der jeweiligen IL, diederen Alleinstellungsmerkmale als Materialien markieren, sondern
vielmehr einzigartige, charakteristische Eigenschaftsprofile.
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IL-pool
Datenbankbekannter
Materialien ausLiteratur (>1500)
und eigenerF&E (>500)
IL-Matrix
Identifizierungvon Leitstrukturenanhand geeigneter
Screening-Verfahren
Vorauswahlder IL durchEvaluierung
von & Know-How
Untersuchungvon Leitstrukturen
speziellerenTests und Methoden
Methodik
Modifizierungder Strukturen
durch rationales Design
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Potentiostat/Galvanostat
Konduktometer Ionenchromatographie
Messzellen
Elektrochemie: Equipment@IOLITEC
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Chromelektrolyt mit ILChromelektrolyt mit PFOS
Erste Versuche
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3. Ausblick:ILs in der Galvanik
Cholin Chlorid
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ILs: interessant für die Metallabscheidung
1
H
11
Na
3
Li
37
Rb
19
K
55
Cs87
Fr
4
Be
20
Ca
12
Mg
56
Ba
38
Sr
88
Ra
21
Sc
57
La
39
Y
89
Ce
22
Ti
72
Hf
40
Zr
23
V
73
Ta
41
Nb
24
Cr
74
W
42
Mo
25
Mn
75
Re
43
Tc
26
Fe
76
Os
44
Ru
27
Co
77
Ir
45
Rh
28
Ni
78
Pt
46
Pd
29
Cu
79
Au
47
Ag
30
Zn
80
Hg
48
Cd
13
Al
5
B
49
In
31
Ga
81
Tl
6
C
32
Ge
14
Si
82
Pb
50
Sn
15
P
7
N
51
Sb
33
As
83
Bi
8
O
34
Se
16
S
84
Po
52
Te
17
Cl
9
F
53
I
35
Br
85
At
10
Ne
36
Kr
18
Ar
86
Rn
54
Xe
2
He
Abscheidung der reinen Metalle aus IL
Abscheidung von Legierungen dieses Metalles aus IL
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AlCl4- + H2O 2 HCl + AlOCl2-
AlCl4- + H2O HCl + AlOHCl2- + Cl-
AlOHCl2- + H2O Al(OH)2Cl + HCl
Al(OH)2Cl + H2O Al(OH)3
BMIM AlCl4- + 3 H2O BMIM Cl + Al(OH)3 + 3 HCl
Beispiel: gebrauchte IL aus der Al-Abscheidung
Regeneration von IL
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IL mit Al(OH)3-Fällung / nach Regeneration
Regeneration von IL
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4. Ionic_Liquids@IOLITEC
Trioctylammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid
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Ionic Liquids
≈ 500 Kunden weltweit, 180 neue Kunden in 2007
Newsletter „Ionic Liquids Today“ mit mehr als 3.500 Abbonenten
Produktion und Vertrieb von 200 Ionic Liquids der Marken IOLILyt®, IOLITherm® und IOLITive®
Produktionskapazität:Batch: 20-50 kg pro WocheMikroreaktor: 50-100 kg pro Woche (8 Stunden)
6 Patente, 2 Lizenzen
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Ionic Liquids: Scale-Up up der IL-Produktion
NEMESIS wird gefördert vom BMBF (16SV1964).
15-25 kg/Tag pro Linie
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Ionic_Liquids@IOLITEC: Ausblick
IOLITEC beabsichtigt, sich als unabhängiger Anbieter eines breitenPortfolios von IL weiter zu etablieren- IOLITEC bietet schon heute das breiteste Portfolio von IL an (z.B. Produkte von Cytec)
Erhöhung der Verfügbarkeit und Senkung der Preise- Produktion ausgewählter Produkte bis 2012 im Bereich 10-50 Tonnen pro Jahr- Registrierungsverfahren von 3-5 Produkten bis 2010- Senkung der Preise auf ein industriekompatibles Niveau
2009 Umzug auf einen integrierten Chemie-Standort
In Kürze: Gründung einer Niederlassung/Produktionsstätte in den USA- USA nach Europa derzeit wichtigster Markt- kein IL-Start-Up
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5. Das Unternehmen IOLITEC
1-Butyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborat
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Das Gesamtkonzept von IOLITEC
State-of-the-Art Produktions-
technologie und Qualitätssicherung
Nano-Tech Ionic Liquids
Energy/Cleantech
Mikroreaktor-technik
High-Chem-Produkte mit großem
SynergiepotenzialIL/Nano-Tech
Innovative Materialien für
Cleantech-Anwendungen
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Über IOLITEC
Gründung: Mai 2003
Branche: Chemie/Cleantech
Räumlichkeiten: 400 m2
Produktionskapazität: ca. > 5-10 Tonnen pro Jahrschnelle Skalierung möglich
Mitarbeiter 2008: 10 (4 Diplom-Chemiker)
Produkte: ~ 200 ionische Flüssigkeitendavon 25 im 10 kg-Maßstab~ 80 Nano-MaterialienMaterialien für Cleantech-Anwendungen
www.iolitec.com
IOLITEC
IOLITEC
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Über IOLITEC
IOLITEC ist unabhängig, 100% in Privatbesitz
IOLITEC arbeitet seit Gründung mit Gewinn(2008: Umsatz +25%, Gewinn: +41%)
IOLITEC ist offen für jede Art von Kooperationauf den Gebieten- Ionische Flüssigkeiten- Nano-Technologie- Energie/Cleantech-Anwendungen
Kontakt:IOLITEC GmbH & Co. KGFerdinand-Porsche-Str. 5/1D-79211 Denzlingen/[email protected]
© IOLITEC, 2008.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
MarktanteilIOLITEC
Marktanteil derMarktbegleiter