Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Stofftransport durch Schichtsysteme aus Polymeren und dünnen anorganischen Schichten

Mass transport through layer systems consisting of polymers and thin inorganic layers
 
: Miesbauer, O.; Schmidt, M.; Langowski, H.-C.

:

Vakuum in Forschung und Praxis 20 (2008), No.6, pp.32-40
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
German
Journal Article
Fraunhofer IVV ()

Abstract
Flexible Schichtsysteme aus polymeren Substraten, dünnen, vakuumtechnisch erzeugten anorganischen Schichten und weiteren polymeren Schichten sind wegen hohen Sperreigenschaften vor allem gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf weit verbreitet. Vor allem, wenn durch weitere polymere Beschichtungen die Defekte in den anorganischen Schichten ganz oder teilweise aufgefüllt werden können, hängen die Barriereeigenschaften solcher Systeme stärker von der Dicke der Schichten ab als bisher angenommen. Weiterhin ergibt sich, dass für den Stofftransport kondensierbarer Substanzen, insbesondere Wasserdampf, der anorganischen Schicht eine zusätzliche Porosität im sub-nm-Bereich zugeordnet werden kann, deren Effekt beim Transport von Gasen jedoch vernachlässigbar ist. Mehrschichtverbunde aus einer Substratfolie in Kombination mit alternierenden dünnen polymeren und anorganischen Schichten zeigen gegenüber Kombinationen aus einer Substratfolien und einer einzelnen anorganischen Schicht deutlich bessere Barriereeigenschaften, die aber geringer sind als in vorangegangenen Artikeln and dieser Stelle dargestellt wurden. Die Kondensation von Wasserdampf in sub-nm-Poren führt auch bei solchen Schichtsystemen zu deutlich höheren Stofftransportraten als aus einfachen Defektmodellen erwartet.

 

Flexible layer systems from polymeric substrates, thin inorganic layers deposited by vacuum coating and additional polymeric layers are frequently in use to obtain high barrier properties, predominantly against oxygen and water vapour. Especially in case where additional polymeric coatings are able to fill defects in the inorganic layers, barrier properties of the resulting layer systems show a stronger dependence on their thickness. For the transport of condensable substances, especially of water vapour, an additional porosity in the sub-nm-size can be assigned to the inorganic layers. This, however, has a negligible effect on gas permeation. Multilayer structures made from substrates and alternating polymeric and inorganic layers show much better barrier properties than single polymeric substrates coated with single inorganic layers. These improvements, however, are less than previously reported here. Moreover, also in these cases, the condensation of water vapour in sub-nm pores gives much higher rates for the permeation of substances than expected from simple defect models.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-102001.html