Die Stoffdiffusion ist ein häufiges chemisches Phänomen, das alle industriellen Tätigkeitsbereiche betrifft: von der Automobilindustrie über die Kosmetik bis hin zur Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie. Alle Industrieunternehmen können von einer Migration chemischer Spezies betroffen sein, ob beabsichtigt oder unerwartet.
Die Oberfläche spielt für Werkstoffe eine entscheidende Rolle; sie ist die einzige leicht zugängliche Zone, die sich verändern lässt, um einen Werkstoff vor Korrosion und Verschleiß zu schützen oder ihm besondere Eigenschaften zu verleihen (Ästhetik, Haftung, chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit usw.).
Diese Massendiffusionen können unterschiedlicher chemischer Natur sein; sie können an der Oberfläche eines Werkstoffs stattfinden (Adsorption von Stoffen) oder auch in der Tiefe (Absorption von Stoffen).
Diese beiden Arten von Migration können sich beispielsweise in folgenden Phänomenen zeigen:
Beabsichtigte Stoffdiffusion:
- Halogenierung: ein Diffusionsverfahren, bei dem ein Halogen in einen Werkstoff eingebracht wird und ihm dadurch besondere Eigenschaften verleiht, wie etwa die Fluorierung: Diffusion von Fluor an der Oberfläche eines Werkstoffs mit dem Ziel, ihn undurchlässig zu machen (Fluorierung von Polyethylenverpackungen, Fluorierung von Wasser zur Zahnhygiene usw.).
- Vulkanisation: ein chemisches Verfahren, bei dem einem Elastomer Schwefel zugesetzt wird, um seine Beständigkeit zu verbessern, indem es elastischer wird (Vulkanisation von Reifen-Gummi, Vulkanisation von Dichtungen usw.).
Unerwartete Stoffdiffusion:
- Wechselwirkung zwischen Behälter und Inhalt : Stoffdiffusion von einem Material zum anderen an der Grenzfläche (Diffusion von Bestandteilen aus einer Flasche in ein Getränk, was einen „plastischen“ Geschmack verursacht, Diffusion von Bestandteilen zwischen einem Parfüm und seinem Behälter, die eine Veränderung der Parfümformulierung und eine Farbveränderung des Behälters bewirkt usw.).
- Kontamination : Aufnahme oder Freisetzung von Stoffen in gasförmiger, flüssiger oder fester Form durch einen Werkstoff (Aufnahme von gasförmigem Quecksilber durch Haare, Aufnahme von giftigem Gas durch ein Lebensmittel, Aufnahme von Pestiziden durch Pflanzen, Abgabe des Farbstoffs eines Kleidungsstücks auf die Haut usw.).
Um die chemische Natur von Spezies zu identifizieren, die innerhalb eines Werkstoffs migriert sind, oder um die Verteilung chemischer Spezies innerhalb eines Werkstoffs zu bestimmen, können verschiedene Analysen durchgeführt werden:
- Die absorbierten Elemente suchen, identifizieren und quantifizieren
- Die Eindringtiefe der in den Werkstoff migrierten Elemente bestimmen
- Die Verteilung der eindringenden Elemente an der Oberfläche oder in der Tiefe bestimmen (Konzentrationsgradient, Segregation usw.)
- Chemische Kartierungen und 3D-Konzentrationsprofile erstellen
Alle diese Analysen werden mithilfe der folgenden Techniken durchgeführt:
- Durch Gaschromatographie (GC) oder Flüssigchromatographie (HPLC), zur Identifizierung organischer Penetranten
o Durch Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit einer EDX-Mikrosonde (REM-EDX) im Querschnitt, für Analyse-Tiefen im Mikrometerbereich
o Durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS, zerstörungsfreie Technik), für Analyse-Tiefen unterhalb des Mikrometers
o Durch Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS, zerstörende Technik), für Analyse-Tiefen unter 10 Å
Das Labor FILAB hat umfangreiche Erfahrung in der Werkstoffexpertise, insbesondere in der Oberflächencharakterisierung polymerer Werkstoffe. FILAB kann Sie bei Ihren Projekten und Anforderungen begleiten.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie unseren Experten: contact@filab.fr
Labor für Analysen und Expertise, spezialisiert auf Industrieunternehmen
