Diffusion

20.05.2016

Diffusion ist die thermische Eigenbewegung von Atomen, Molekülen oder Ladungsträgern; hier als Teilchen bezeichnet. Sie wandern aus Bereichen hoher Konzentration in Bereiche niedriger Konzentration.

Ist zum Beispiel ein Kunststoff für eine Chemikalie nicht ausreichend porendicht, so dringen Teilchen ein, bei einem Behälter für Chemikalien in die Kunststoffwandung oder –beschichtung. Die Teilchen füllen den Kunststoff, es kommt zu einer Gewichtszunahme; der Kunststoff quillt auf. Das Ausmaß der Gewichtszunahme, bzw. Quellung ergibt bei kurzzeitigen Beständigkeitsanalysen einen Indikator, der für die Berechnung einer langfristigen Bestimmung der Diffusionsbeständigkeit verwendet wird.
Im zweiten Stadium lagern sich, bzw. fließen die Teilchen außerhalb ab. Unterbindet ein folgender „porendichter“ Werkstoff, z.B. eine Behälterwand aus Metall, eine weitere Durchdringung, so sammeln sich die Teilchen im Zwischenraum. Bei einem kunststoffbeschichteten Metallbehälter entstehen so Blasen unter der Beschichtung. Ist der äußere, umschließende Werkstoff, hier Metall, chemisch nicht resistent gegen die Teilchen (Chemikalien), so ist Korrosion bis hin zur Leckage die Folge.
Die Diffusionsfestigkeit eines Materials, hier einer Kunststoffbeschichtung, hängt u.a. von deren Dicke, aber auch von der molekularen Dichte und Verbindungseigenschaft der Moleküle bzw. Atome ab.

Diffusionsfördernd sind Temperaturunterschiede zu beiden Seiten des Materials, hier Kunststoff, welcher die Bereiche der hohen von der niedrigen Teilchenkonzentration trennt. Man spricht auch vom ΔT (Delta T), dem Temperaturunterschied im Bereich der hohen und der niedrigen Teilchendichte. Auch Über-, bzw. Unterdruck begünstigen eine Diffusion.
Die Zeit spielt ebenfalls eine Rolle. So führt auch eine geringe Diffusion über einen längeren Zeitraum zu einer nennenswerten Diffusion. Eine Kombination von Diffusions-Risikofaktoren kann sich exponentiell auf die Gesamtwahrscheinlichkeit Diffusion auswirken.

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