Fraunhofer IVV – Berechnung und Messung der Durchbruchzeit von Barriere-Mehrschichtfolien mit Ultra-Permeation Accumulation (UPA) Device

14.05.2019

Eine Multilayer-Foliensequenz mit 11 Schichten (Bild: Fraunhofer IVV)
Eine Multilayer-Foliensequenz mit 11 Schichten (Bild: Fraunhofer IVV)

Verkapselungsfolien für organische Elektronik müssen geringste Durchlässigkeiten aufweisen, transparent und flexibel sein. Um dies zu erreichen, werden organische und anorganische Schichten alternierend miteinander kombiniert. Eine Hürde bei der Entwicklung dieser Materialien sind komplexe und langwierige Barrieremessungen. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising hat zur Vereinfachung dieser Messungen ein eigenes Messgerät entwickelt.

Mit dem Ultra-Permeation Accumulation (UPA) Device können geringste Wasserdampfdurchlässigkeiten von ≥ 2×10−5 g m−2 d−1 bestimmt werden. Darüber hinaus entwickelt das Fraunhofer IVV mathematisch-physikalische Modelle, um die Permeabilität von Hochbarrierefolien vorhersagen zu können. In einer aktuellen Studie wurden Mehrschichtfolien aus bis zu 11 Schichten aus alternierenden organischen und anorganischen Schichten analysiert und die Sorptions-  und Diffusionskoeffizienten der Materialien bestimmt. Anhand dieser Daten konnte die Durchbruchszeit und die Permeabilität der Barrierefolien berechnet werden. Die gemessenen und berechneten Ergebnisse waren identisch. Durch die Anwendung der bekannten Gleichungen können die Messzeiten reduziert werden. Lange Durchbruchszeiten können durch organische Schichten mit hohem Sorptionskoeffizient und erhöhter Dicke zwischen zwei anorganischen Schichten erreicht werden. Das Messgerät und die Modelle stehen den Kunden des Fraunhofer IVV für die Analyse und Entwicklung von Hochbarrierefolien zur Verfügung.

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