Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...

Tab. 2-2:
Unterteilung der van-der-Waals-Kräfte
Permeation_______________________________________________________________Seite 17
Polarität der Wechsel-
2.3
wirkungspartner
Art der Dipole
Debye-Kräfte polar - dispers permanenter Dipol - induzierter Dipol
Keesom-Kräfte polar - polar permanente Dipole
Londonsche Dispersionskräfte
dispers - dispers
fluktuierender Dipol - induzierter
Dipol
Tab. 2-3: Löslichkeit von Sauerstoff und Wasser in Standardpolymeren, nach [54-56]
Löslichkeit [kg/kg] (25°C, 1 bar) O2
H2O (polar)
Polypropylen (unpolar,
γ
=
29 J/m2
, 4
Polyethylenterephthalat (polar,
γ 44 J/m2
= , 6 )
)
(unpolar)
Wie der Vergleich der Glastemperatur von PP und PET aus Unterkapitel 2.2 zeigt, kann
bei Polypropylen für übliche Permeationsmessungen das Henrysche Gesetz zur
Ermittlung der Konzentration im Polymer herangezogen werden. Für PET hingegen ist
die typische Messtemperatur jedoch unterhalb des Glaspunkts. Zur Beschreibung der
Löslichkeit sollte daher das "Dual Sorption"-Modell angewandt werden.
Untersuchungen zur Druckabhängigkeit der Helium-Permeation an PET Folien zeigten
jedoch nur eine geringe Abnahme des Permeationskoeffizienten zu hohen
6·10-5 6·10-2
Drücken bis
20 bar hin [57]. Ebenso fanden Stannett und Williams [58] bei Messungen an
PMMA-Folien, dass sich für eine große Anzahl leichter Gase der Diffusionskoeffizient
im glasartigen Zustand nur gering von dem im gummiartigen Zustand unterschied. Der
Übergang vom gummiartigen auf den glasartigen Zustand führt zu veränderten
Aktivierungsenergien während die Permeationsraten für kleine Moleküle nicht oder nur
gering variieren [59]. Die Messtemperatuen zur Bestimmung der Aktivierungsenergie
müssen daher so gewählt werden, dass man sich immer unterhalb oder oberhalb der
Glastemperatur befindet. Für PP und auch für PET ist dies für alle in dieser Arbeit
durchgeführten Untersuchungen der Fall.
1·10-4 6·10-5
Insgesamt kann für übliche Messbedingungen auch für PET von druckunabhängigen
Diffusions- und Löslichkeitskoeffizienten ausgegangen werden. Somit ist für leichte
Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Helium, usw., nicht nur für PP, sondern auch für PET
die Gültigkeit des Henryschen Gesetz gegeben [60]. Statt der oft schwierig zu
ermittelnden Konzentrationsunterschiede im Polymer ist es daher möglich, den
wesentlich einfacher zu messenden Partialdruckunterschied zwischen Hochdruckseite