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

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Hermans entwickelte Modell auf und erweiterten es so, dass eine
Defektgrößenverteilung berücksichtigt werden konnte:
Grundlagen 30________________________________________________________________2 Seite
Θi11 (2-31)
Wie in der früheren Veröffentlichung stellt PPET, den Permeationskoeffizienten der
PET-Folie dar. beschreibt den resultierenden Gesamtpermeationskoeffizienten der
metallisierten PET-Folie. gibt das Verhältnis der
Polymerfolienschichtdicke zur jeweilig betrachteten Defektgröße wieder.
berücksichtigt die betrachteten Defektflächen sowie deren Häufigkeit. Damit ergibt sich
für die Stoffstromdichte j eine Form, die der Darstellung
PMPM PPET 18λi
= ⋅ ⋅ ( + , )
i1
= ⁄
=
von Prins und Hermans folgt:
PMPM
∑m=
λi dPETr0i
Θi πr0i
⋅
2ni
j
=
∆p
⋅ PPET
⎛
⎜
∑
1 1 18 dPET
------------
(2-32)
Die notwendigen Daten zur Berechnung der Permeationsrate durch das metallisierte
PET ermittelten die Autoren aus rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen. Es stelle
sich jedoch heraus, dass die berechnete Durchlässigkeit unter der experimentell
beobachteten lag. Dies wurde darauf zurückgeführt, dass zusätzliche nicht erkannte
Defekte vorhanden sind oder dass andere Transportwege, wie Korngrenzen eine Rolle
spielen könnten. Durch die Konkurrenz mit der Oberflächendiffusion und der so
auftretenden Selektivität wird der sich ergebende Gesamtprozess dann äußerst komplex.
Die für unterschiedliche Schichtdicken ermittelten verschiedenen Durchlässigkeiten
wurden damit begründet, dass eine jeweils unterschiedliche Defektdichte auftrat. Für die
Messung von Wasserstoff durch die metallisierte Folie, fanden die Autoren wie in der
vorangegangenen Veröffentlichung eine Diffusion des durch den Metallfestkörper.
Diese ließ sich jedoch durch eine Behandlung der Palladiumschicht mit
Schwefelwasserstoff deutlich reduzieren. In diesem Fall wird die katalytischen Wirkung
der Palladiumschicht, das heißt die Fähigkeit zur Dissoziation, aufgehoben und damit
der Stofftransport behindert bzw. aufgehoben.
H2
m=
dPET
i1
r0i
⎞
⋅
+
,
⎟
⎝
⎠
Zusammenfassend argumentierten die Autoren, dass bis auf den Fall der
Wasserstoffpermeation die Permeation maßgeblich durch die Qualität der
aufgedampften Schicht und damit die Anzahl und Größe der Defekte in der Schicht
bestimmt wird. Die durchgeführte Erweiterung auf eine Porengrößenverteilung
ermöglicht eine genauere Vorhersage des Permeationswerts als sich nach dem Modell
von Prins und Hermans ergibt, da in der Realität immer eine Porengrößenverteilung
beobachtet wird.
Empirische Modelle
Mercea, Muresan und Mecea [87] untersuchten die Permeation einer Vielzahl von
Gasen durch Polyethylenterephthalat-Folien, die mit Nickel, Kupfer oder Palladium