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

Es zeigt sich, dass bei Zunahme der Dehnung die Durchlässigkeit ebenfalls ansteigt. Im
Vergleich zu den bedampften Folien weist die Substratfolie nur eine schwache Zunahme
der Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Dehnung auf. Befindet man sich jedoch im
Bereich geringer Dehnung von unter 2%, das heißt im elastischen Bereich der
bedampften Folie, so ist dieser Anstieg auch bei den bedampften Folien nur schwach
ausgeprägt. Für die gedehnten Folienmuster ist der Anstieg stärker ausgeprägt als bei
den relaxierten. Dies kann als Indiz dafür angesehen werden, dass sich die aufgedampfte
Schicht zum Teil ebenfalls noch elastisch verhält. Für die unterschiedlich dick
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bedampften Substratfolien erkennt man bei etwa 2-2,5% Dehnung einen Schwellenwert,
ab dem die Durchlässigkeit sehr stark ansteigt. Im Folgenden steigt die Durchlässigkeit
innerhalb von 3-4% zusätzlicher Dehnung auf Werte um 90% der unbedampften
ungedehnten Substratfoliendurchlässigkeit an. Darüber hinaus schwächt sich der
Anstieg wieder geringfügig ab und es werden Durchlässigkeitswerte erreicht, die nahezu
denen der gedehnten Substratfolie entsprechen.
Die Referenzmessungen der Dehnung von unbedampften 17 µm dicken BoPP-Folien
zeigen, dass die Substratfolie bis über acht Prozent Dehnung eine nahezu lineare
Zunahme der Durchlässigkeit zeigt. Würden sich die bedampften Muster in diesem Fall
wie ein ideales Laminat verhalten, so müsste ebenfalls eine lineare Abhängigkeit von der
lateralen Dehnung, wie sie auch für kleine Dehnungen beobachtet wird, zu messen sein.
Offensichtlich ist dies nicht der Fall.
Da bereits auf das Vorhandensein von Defekten in der aufgedampften Schicht
hingewiesen wurde, müssen diese für die Interpretation des beobachteten Anstiegs der
Durchlässigkeit in Betracht gezogen werden. Zwei mögliche Ursachen erscheinen in
diesem Zusammen relevant:
- Die Vergrößerung und die Verformung der vorhandenen Defekte,
- die Erzeugung neuer Defekte
durch die Dehnung.
Die hierzu durchgeführten REM-Untersuchungen (siehe S. 92f.) lassen den Schluss zu,
dass die Verformung und die Vergrößerung der vorhandenen Defekte nur eine
untergeordnete Rolle spielen. Die Entstehung neuer Defekte und hier im Speziellen die
Erzeugung von Rissen ist indes maßgeblich für den starken Anstieg der Permeationsrate.
Durch ihr Auftreten bricht die Barriereeigenschaft der aufgedampften Schicht im
Grenzfall fast vollständig zusammen.
Neuere Untersuchungen zum Spannungs-Dehnungsverhalten dünner
Aluminiumschichten belegen die Annahme, dass die Defekterzeugung durch
mechanische Dehnung auf die Duktilität des dünnen Aluminiumfilms zurückzuführen
ist [147,148]. Die Werte für die Bruchdehnung bzw. die Erzeugung von Defekten in
dünnen Aluminiumschichten betragen dabei nur circa 10-20% derer von
"Bulk"-Aluminium. Daher müssten die bedampften Folien schon bei wesentlich