Manometrische Permeationsmessung

Mecadi-Labordienstleistung

Die Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Kunststoffen ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl und Entwicklung von Materialien. Wir bieten Ihnen verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Permeation an – darunter auch die Messung mittels sogenannter Manometrie (auch “Druckanstiegsmessung” genannt).

Dieser Messmethode liegen die Prüfnormen ISO 15105 oder CSA/ANSI CHMC 2:19 zugrunde. Über die Normbedingungen hinaus bieten wir einen breiten Druck- und Temperaturbereich für eine individualisierte Prüfung an.

Im Kern beschreibt die Methode ein Verfahren zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeit durch flache Kunststoffe wie Folien, Folienbahnen, Laminate, co-extrudierte oder beschichtete Materialien mit Hilfe einer Partialdruckdifferenz.

Die hierzu notwendige Prüfzelle besteht aus zwei Kammern, die durch die zu prüfende Probe (z. B. Folie / Platte) getrennt sind (vgl. schematische Abbildung unten). Eine Kammer wird mit dem Prüfgas, z. B. Wasserstoff, gefüllt (sog. Feed-Seite), während die gegenüberliegende Kammer evakuiert wird. Die Permeation des Gases durch das Material führt zu einem Druckanstieg in der zunächst evakuierten Kammer. Aus der Druckanstiegsrate wird die Permeationsrate des Werkstoffs berechnet.

Schematische Darstellung des Messaufbaus zur Permeations-Bestimmung mittels Manometrie.

Die Vorteile unserer Dienstleistung

• Präzise Messergebnisse: Wir bieten Ihnen genaue Messungen von Permeations- rate/-koeffizient sowie Diffusions-Koeffizient, basierend auf anerkannten Standards, wie der ISO 15105 oder der CSA/ANSI CHMC 2:19.
• Flexibilität bei Prüfbedingungen: Wir bieten eine breites Spektrum an Prüfbedingungen an, einschließlich variabler Temperaturen (-50 °C bis +150 °C) und Drücken (bis zu 1000 bar), um den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts gerecht zu werden.
• Erweiterte Tests: Neben der Standardmessung der Permeabilität bieten wir auch weitergehende Untersuchungen an, wie z.B. die Bestimmung von Diffusionskoeffizienten, Gaslöslichkeiten (Sorption und Desorption).
• Individuelle Beratung: Unser Team steht Ihnen beratend zur Seite, um die besten Testmethoden für Ihre spezifischen Materialien und Anforderungen zu ermitteln.

Nachweisgrenzen und Empfehlungen

Die manometrische Permeationsmessung bietet eine hohe Empfindlichkeit und ermöglicht die Bestimmung von Permeationsraten ab 50 cm³ m^-2 Tag^-1. Eine Reduzierung der Prüfzeit und der Prüfkosten kann, soweit möglich, durch den Einsatz dünnerer Werkstoffe sowie der Erhöhung der Prüftemperatur realisiert werden.

Anforderungen an Ihre Proben

• Für eine präzise Messung benötigen wir Ihre Proben in einem Format, das den Normanforderungen (kreisförmige Ausschnitte mit mindestens 100 mm Durchmesser, oder DINA4-Bögen) entspricht. Zur Standard-Vermessung benötigen wir Proben mit einem Durchmesser / Kantenlänge von mindesten 90 mm.
• Wichtig ist, dass die Probe repräsentativ für das Material ist und keine Fehler oder Defekte aufweist.
• Dickenvariation < 5%, Rauigkeit r(a) < 20 μm.
• Die Dicke der Probe bestimmen wir gerne für Sie nach ISO 4593.
• Probenzuschnitt aus größeren Gebinden realisieren wir durch Schneiden, Stanzen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden (extern).
• Bei Gewebeenthaltenden-Proben bieten wir zusätzlichen Schnittkanten-Maskierung an, um falsch-zu-niedrig Fehlbefunde vorzubeugen.
• Wir empfehlen, mindestens drei unabhängige Muster pro Test zu senden. Üblicherweise messen wir Proben mit einer Dicke von 20 µm bis 3 mm. Andere Dicken sind auf Anfrage ebenfalls möglich.

Prüfmedien

Wir bieten eine breite Palette an verschiedensten Prüfgasen und -Flüssigkeiten, um flexibel auf Ihre Anfrage reagieren zu können. Darunter beispielsweise:

Standard: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Helium, Argon, Krypton, etc.

Spezialitäten:  NH₃, H₂S, Cl₂, HCl, SF₆, NO, NO₂, kurzkettige Alkane, etc.

Ergebniseinheiten

• Flächenbezogen Durchlässigkeit (Permeations-Rate): cm³ m^-2 Tag^-1 bar^-1  
• Zusätzliche Normierung auf Musterdicke (Permeationskoeffizient: cm³ mm m^-2 Tag^-1 bar^-1
• Angabe cm³ im Normzustand nach DIN 1343: Gasvolumen bei 273,15 K (0 °C) und 1,01325 bar (1 atm).

Prüfkonditionen

• Für den Materialeinsatz in einer bestimmten Anwendung sollten die Permeationsdaten möglichst nahe am Betriebspunkt der Anwendung (Druck, Temperatur) gewählt werden. Für eine Materialcharakterisierung (Vergleich mit Bestands- / Konkurrenzmaterialien) sind die Prüfbedingungen der Norm zu verwenden (Druck, Temperatur).
• Gemäß ISO 15105: 23 ± 2 °C bei 1 atm Partialdruckdifferenz
• Bei Mecadi mögliche Prüftemperaturen
  • -10 bis +100 °C (Standard)
  • -50 bis +150 °C (erweiterter Bereich)
  • Andere auf Anfrage, vorbehaltlich technischer Machbarkeit.
  • Temperaturprofile (nicht-isotherme Messungen), z.B. CARB Zyklus
• Bei Mecadi mögliche Prüfdrücke
  • 0 bis 10 bar, absolut (Standard)
  • 0 bis 100 bar, absolut (erweiterter Bereich)
  • 0 bis 1000 bar, absolut (auf Anfrage)

Kontaktieren Sie uns!

Möchten Sie mehr über unsere manometrische Permeationsmessung erfahren oder eine Messung für Ihre Materialien anfragen? Unser Team steht Ihnen gerne zur Verfügung, um alle Details zu besprechen und Ihnen mit maßgeschneiderten Lösungen zu helfen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr über unsere Dienstleistungen zu erfahren und Ihre spezifischen Anforderungen zu besprechen.

Übrigens: Eine vollständige Auflistung unserer Prüfmethoden und Dienstleistungen finden Sie hier: https://www.mecadi.com/de/permeationsmessungen/ (weitere auf Anfrage)