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Untersuchung von materialabhängigen Parametern

Industrie und Forschungsinstitute

Gunar Schroeder

+49-351-4081-5129

Untersuchung der Permeationsverhalten

Unter Permeation versteht man das Durchdringen fester Materie durch einen anderen Stoff. Die treibende Kraft hierfür ist ein Gradient des chemischen Potentials des Permeates. Praktisch wird dieser Gradient durch eine Messbare Größe wie dem Druckgradienten ersetzt. Die Permeabilität eines Materials ist von der Temperatur der Oberfläche abhängig und wird üblicherweise mit der Einheit \( \frac{\mu g}{cm^2\:min} \) angegeben. Ohne äußere Einflüsse bewegt sich das Permeat immer in Richtung der niedrigeren Konzentration oder des niedrigeren Partialdruckes. Die Permeation kann für die theoretische Betrachtung in drei Teilabschnitte über den Festkörper eingeteilt werden:

  • Sorption, an der Oberfläche des Festkörpers wird Beispielsweise ein Gas aufgenommen
  • Diffusion, dieses Gas diffundiert durch den Festkörper durch molekulare Zwischenräume in Richtung der Oberfläche mit geringerer Gaskonzentration
  • Desorption, das Gas wird von dieser Oberfläche wieder abgegeben

Der zur Untersuchung dieses Vorgangs aufgebaute Versuchsaufbau, siehe folgende Abbildungen, besteht im Wesentlichen aus einer Probenkammer. Die Probe wird mit einer Dichtung bzw. gegen eine Dichtfläche montiert. An das Volumen „links“ der Probe wird ein Prüfgas mit einem definiertem Überdruck angelegt. Das Volumen „rechts“ der Probe ist an einen Detektor angeschlossen. Gemessen werden über einen längeren Zeitraum (24 – 48 h) der Druck vor und nach der Probe, die Temperaturen und der Gasstrom.

Parameter Grenzwerte Proben
Materialien Kunststoffe, Metalle
Abmessungen, Durchmesser, Wandstärke 58 ... 60 mm, 1 ... 3 mm
andere Abmessungen nach Absprache
Differenzdruck maximal 10 bar
Temperaturbereich Raumtemperatur, andere Konditionen auf Anfrage
Prüfgas Helium oder Wasserstroff
Messbereich Detektor bis \(10^{-9} \frac{mbar\:l}{s} \)

 


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