Polymermaterialers tæthed, gaspermeabilitet og væskepermeabilitet - Teori, anvendelser og standarder

Jakob S. Engbæk

Jeg er din kontaktperson

Skriv til mig

Indtast venligst et validt navn
Eller dit telefonnummer
Sender besked
Tak for din besked
Vi beklager

På grund af en teknisk fejl kan din henvendelse desværre ikke modtages i øjeblikket. Du er velkommen til at skrive en mail til Send e-mail eller ringe til +45 72 20 24 85.

Polymermaterialers tæthed, gaspermeabilitet og væskepermeabilitet - Teori, anvendelser og standarder

Gennemtrængning af molekyler fra en gas eller væske gennem plastmaterialer er interessant i mange sammenhænge, både når man vil holde på gassen i en letvægtsbeholder eller når man vil holde fx ilt væk fra sit produkt. Teorien bag denne gastransmissionsrate eller gaspermeabilitet er kort beskrevet her.

Gastransmission gennem et polymermateriale kan beskrives således:
     Gastransmissionsformel5
hvor:

J: er gastransmissionsraten, altså fluxen gennem prøven
D: er diffusionskoefficienten
S: er opløseligheden af gassen i materialet
t: er prøvens tykkelse
p1 og p2: er trykket eller koncentrationen af gas eller væske på hver side af membranen. Når vi kontinuert skyller med nitrogen er koncentrationen på denne side lig nul.

Ydermere er diffusionskoefficienten afhængig af temperaturen:

Transmissionsformel4

Betydningen af gaspermeabilitet
Materialers permeabilitet for forskellige gasser er interessant i flere sammenhænge. Ved rørledninger i plast til naturgas eller brint vil en del af gassen naturligt diffundere ud igennem siden af røret. Denne diffusion ønsker man naturligvis at begrænse, og det vil derfor være vigtigt at måle, præcis hvor stor den er. Man kan forvente, at permeabiliteten vil være forskellig for forskellige gasser, blandt andet afhængigt af hvor godt de opløses i rørvæggen og bevæger sig igennem. Tætte plast- og kompositmembraner er også vigtige til trykbeholdere og pakninger. Vi har arbejdet med at gøre plast- og kompositmaterialer mere tætte over for gasser, både på mere traditionelle måder og ved at lave kompositter med lerflager, grafitflager og carbon nanotubes, se ’Nanokompositter’. Vi har opbygget erfaring i at måle på såvel plastkompositter som metalmembraner såsom palladium på porøst rustfri stål og metalfilm på plast eller gummi.

Forskellen i permeabilitet for forskellige gasser kan udnyttes til selektivt at fjerne en gas fra en gasblanding, hvilket er interessant i flere anvendelser. I projektet ’Oprensning af biogas’ m.fl. har vi opnået erfaring med dette.

Standarder
For måling af gaspermeabilitet gennem materialer gælder blandt andet DS/EN ISO 2556, ISO 15105 og ASTM D1434 for plastmaterialer og ISO 7229 for plast- eller gummibelagte materialer. Dog kan der ofte med fordel anvendes de mere nøjagtige teknikker, der er udviklet på instituttet. Når du kontakter os, finder vi i fællesskab ud af, hvad der dækker netop dit behov inden for vores brede spektrum af muligheder ‒ det være sig en standardiseret test eller en tilpasset test, som vi tilpasser din anvendelse.

Læs mere om måleteknik, måleinstrumenter og gasser