Permeation

Permeation bezeichnet den Stofftransport durch feste Materialien auf molekularer Ebene. Dieser Prozess ist von großer Bedeutung, da er die Eigenschaften von Materialien in verschiedenen Anwendungen beeinflusst.

Die drei Phasen der Permeation

Der Prozess der Permeation lässt sich in drei wesentliche Phasen unterteilen:

1. Adsorption: In dieser ersten Phase werden Gase, Dämpfe oder in Flüssigkeiten gelöste Chemikalien oder suspendierte Stoffe an der Oberfläche des Kunststoffmaterials aufgenommen. Das bedeutet, dass die Moleküle des Stoffes eine Wechselwirkung mit der Oberfläche des Materials eingehen und dort haften bleiben.
2. Diffusion: Nachdem die Moleküle adsorbiert wurden, beginnt die Diffusion. Dabei bewegen sich die adsorbierten Moleküle auf molekularer Ebene durch das Material. Dieser Prozess erfolgt aufgrund von Konzentrationsgradienten, bei denen die Moleküle vom Bereich höherer Konzentration zum Bereich niedrigerer Konzentration wandern. Die Geschwindigkeit und Effizienz dieser Diffusion hängen von der Beschaffenheit des Materials und den Eigenschaften der diffundierenden Substanzen ab.
3. Desorption: In der abschließenden Phase entweichen die diffundierten Moleküle als Gas auf der gegenüberliegenden Seite des Materials. Dies bedeutet, dass die Substanzen das Material verlassen und in die umgebende Atmosphäre oder in ein angrenzendes Medium übergehen.

Hoher Permeationswiderstand

Ein zentrales Ziel der Polymertechnik besteht darin, Hochleistungskunststoffe zu entwickeln, die eine möglichst geringe Permeation aufweisen. Ein hoher Permeationswiderstand bedeutet, dass das Material den Durchtritt von Stoffen stark einschränkt. Materialien mit einem niedrigen Permeationsgrad sind besonders in der Medizintechnik, im chemischen Apparatebau und in der Lebensmitteltechnik von Bedeutung. Hier können sie dazu beitragen, die Sicherheit und Effizienz der Produkte und Prozesse zu verbessern. Fluorkunststoffe sind ein Beispiel für Materialien mit einem besonders hohen Permeationswiderstand und werden daher häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen ein geringer Stoffdurchtritt erforderlich ist.

Inertheit und Permeation

Neben der Permeation ist auch die chemische Inertheit eines Werkstoffes ein entscheidender Faktor für seine Eignung im Dauerkontakt mit Flüssigkeiten. Inertheit bedeutet, dass das Material nicht mit den darin enthaltenen Chemikalien reagiert und somit seine strukturelle Integrität und die Reinheit der Flüssigkeiten gewährleistet bleibt. Dies ist besonders wichtig in Bereichen wie der Medizintechnik, wo Materialien oft über lange Zeiträume hinweg mit empfindlichen Flüssigkeiten in Kontakt stehen und keine Kontaminationen verursachen dürfen.