Permeation & Polymers

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Mecadi GmbH

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TITK – Perfekte Ergebnisse aus einer Spezial-Permeationsmessung

Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. (TITK) geht auf das 1954 gegründete Institut für Textiltechnologie der Chemiefasern (ITC) zurück und hat sich seitdem zu einem auch international anerkannten Materialforschungsinstitut für Faser- und Polymerwerkstoffe entwickelt. Als Bindeglied zwischen universitärer, grundlegender Forschung und industrieller Entwicklung ist das TITK zudem An-Institut der TU-Ilmenau.


Werkstoffforschung ist beim TITK die Basis jeder Produktentwicklung. Zum Kompetenzbereich gehören Polymerwerkstoffe, wobei der Fokus auf Veränderung und Verarbeitung von Polymeren liegt, die chemisch produziert werden oder aus der Natur stammen. Das wissenschaftliche Fachpersonal des TITK entwickelt neue Werkstoffe, modifiziert deren Eigenschaften und funktionalisiert Polymermaterialien angepasst an die spezifischen Anforderungen in unterschiedlichen Anwendungen.


Aufgabenstellung & Herausforderung
Die Zusammenarbeit mit dem TITK ist vor allem durch die Projektbegleitung über mehrere Jahre geprägt. Eine Aufgabenstellung hieraus war, die Permeation bei beschichteten Folien zu messen. Herausfordernd war bei diesen Nicht-Standard-Messungen die hohe Empfindlichkeit der Proben, da die Barriere-Nanoschichten nicht innerhalb von Folien, sondern auf deren Oberfläche aufgebracht waren. Wir hatten es hier mit sehr niedrigen Permeationsraten zu tun. Neben dem Screening großer Probenmengen in Vortests war eine hohe Messgenauigkeit wegen dünner Beschichtung zur Trägerfolie gefragt. Es waren Handmuster zu vermessen und Probevorbehandlung/Maskierung notwendig. Teile des Aufgabenpakets waren die Bestimmung der Wasserpermeation analog ASTM E96, DIN 53122-1 und ISO 15106-1 sowie die Messung der Gasdurchlässigkeit des Probenmaterials für Sauerstoff mit dem Trägergasverfahren nach ASTM D-3985 und DIN 53380-3.

 

Dr. Blankenburg vom TITK e.V. an der Beschichtungsanlage zur Herstellung flexibler Polymersolarzellen

Dr. Blankenburg vom TITK e.V. an der Beschichtungsanlage zur Herstellung flexibler Polymersolarzellen


Lösung
Dank des langjährigen Know-hows der Mecadi im Bereich von Permeation-Spezialmessungen haben wir eine gezielte und projektspezifische Auswahl von Messmethoden getroffen. Die Probenpräparation haben wir selbst durchgeführt. Für die eigentliche Bestimmung der Permeationsrate haben wir die Mecadi Messzellen für die Messung empfindlicher Proben modifiziert. Auch die Maskierung der Proben haben wir selbst durchgeführt und im Zuge dessen ebenso die Dichtflächen mit Flachdichtungen aus weichen Elastomeren maskiert.


Fazit
Die schwierigen Permeationsmessungen konnten mit Erfolg durchgeführt werden. Die Zusammenarbeit zwischen TITK und Mecadi im Bereich Spezialmessungen für Folien war sehr effizient und erfolgreich.


Das TITK brachte in diesem Zusammenhang seine Kompetenzen zu „Funktionelle dünne Schichten“, inklusive Materialentwicklung und Applikation in Form von großflächiger Rolle-zu-Rolle-Nassbeschichtung (R2R-Coating) mit anschließender Oberflächen- und Filmcharakterisierung ein, was die Arbeiten des Mecadi-Teams deutlich erleichterte. Es sind auch zukünftig gemeinsame Projekte geplant, bei denen weitere Permeationsmessungen zum Forschungsfeld „Transparente Barrierefolien für die Polymerelektronik“ durchgeführt werden sollen.