Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...
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welchen Größenordnungen eine Wechselwirkung <strong>de</strong>r Defekte untereinan<strong>de</strong>r einsetzt<br />
und wie diese von <strong>de</strong>r Defektgeometrie, <strong>de</strong>r Schichtdicke und <strong>de</strong>r Defekthäufigkeit<br />
abhängt.<br />
Zusammenfassung 150__________________________________________________________8 Seite<br />
Durch die Simulation eines großen Bereichs an verschie<strong>de</strong>nen Polymerschichtdicken,<br />
Defektgrößen und -häufigkeiten konnte eine Näherungsformel aufgestellt wer<strong>de</strong>n, die<br />
eine theoretische Vorhersage <strong>de</strong>r Permeationsrate auf Basis experimentell ermittelter<br />
Defektdaten ermöglicht. Die Gültigkeit <strong>de</strong>r Formel <strong>de</strong>ckt dabei <strong>de</strong>n typischen in <strong>de</strong>r<br />
industriellen Bedampfung auftreten<strong>de</strong>n Defektgrößen- und -häufigkeitsbereich ab bzw.<br />
geht sogar noch <strong>de</strong>utlich darüber hinaus. Anhand eigener Messdaten wur<strong>de</strong> diese Formel<br />
überprüft. Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit experimentell bestimmten<br />
Gasdurchlässigkeiten.<br />
Im Fall <strong>de</strong>r Wasserdampfpermeation waren jedoch <strong>de</strong>utliche Unterschie<strong>de</strong> zu<br />
beobachten. Um diese Abweichung zu analysieren, wur<strong>de</strong>n die aufgedampften<br />
Schichten bezüglich ihres mikroskopischen Aufbaus mit<br />
Transmissionelektronenmikroskopie untersucht. Es zeigte sich, dass die<br />
Aluminiumschichten auf Polypropylen polykristallin sind und die Korngröße<br />
entschei<strong>de</strong>nd von <strong>de</strong>n Bedampfungsbedingungen abhängt. Als optimal in Hinblick auf<br />
die Permeationsbarriere erwiesen sich dicke, bei hohen Verdampfungsraten<br />
abgeschie<strong>de</strong>ne Aluminiumschichten. Auf Polypropylen konnte keine<br />
Vorzugsorientierung festgestellt wer<strong>de</strong>n.<br />
Die AFM- und TEM-Untersuchungen gaben Hinweise auf Korngrenzen als mögliche<br />
zusätzliche Transportwege. Um diese These zu überprüfen, wur<strong>de</strong>n mehrere<br />
Quadratmeter Aluminiumschicht von bedampften Folien mit Lösemittel abgelöst. An<br />
diesen wur<strong>de</strong>n Stickstoff- und Wasserdampfadsorptionsmessungen durchgeführt. Aus<br />
<strong>de</strong>n berechneten BET-Oberflächen ergaben sich Hinweise, dass offenbar nur<br />
Wasserdampf in die Korngrenzen eindringen kann. Gase wie Stickstoff dagegen nicht.<br />
Messungen <strong>de</strong>r Aktivierungsenergie <strong>de</strong>r Sauerstoff-, Kohlendioxid- und<br />
Wasserdampfpermeation an unbedampften und bedampften Folien gaben schließlich<br />
einen weiteren Hinweis auf Korngrenzen als zusätzlichen Transportweg im Fall <strong>de</strong>r<br />
Wasserdampfpermeation.<br />
Insgesamt ermöglichen die durchgeführten Untersuchungen eine gute Darstellung <strong>de</strong>s<br />
Permeationsmechanismus von einfachen Gasen sowie eine Vorhersage <strong>de</strong>r zu<br />
erwarten<strong>de</strong>n Permeationsraten bei Kenntnis <strong>de</strong>r Defektgrößenverteilung. Im Fall <strong>de</strong>s<br />
Wasserdampfs scheint neben <strong>de</strong>r <strong>de</strong>fektdominierten Permeation noch ein weiterer<br />
Transportmechanismus aufzutreten. Die Untersuchungen <strong>de</strong>uten hier in Rich<strong>tu</strong>ng <strong>de</strong>s<br />
Stofftransports entlang <strong>de</strong>r Korngrenzen in <strong>de</strong>r Aluminiumschicht.