Diffusions- og migrationsmodellering

Diffusion er vandring (migration) af molekyler fra høj- til lavkoncentrationsområder. Denne vandring af molekyler kan være både ønsket (fordeling af et additiv i et materiale eller i membranmateriale) og uønsket (migrationen fra/igennem emballage).

På Teknologisk Institut råder vi over ekspertise og software til at forudsige (modellere) diffusionen i særligt plastmaterialer. Vi har mulighed for at estimere diffusion alene ud fra viden om temperatur, geometri og materialer. Dette estimat kan forbedres ved enten at korrelere modellen til eksperimentelle målinger eller ved brug af eksperimentelt målt diffusionskoefficient og opløselighed for det specifikke materiale. Disse målinger kan vi også udføre i vores laboratorier:

• Gaspermeabilitet

Til estimering af migrationen gennem særligt emballager har vi udviklet vores eget software, der gør det nemt at få et kvantitativt estimat af effekten af materialevalg og temperatur på migrationen igennem emballagen. Løsningen er i 1D, hvilket betyder, at geometrien reduceres til 1-dimension, hvilket er tilstrækkeligt til langt de fleste systemer. Dette er også en EU-godkendt metode til at estimere migrationen fra fødevarekontaktmaterialer. Her ses en video, der viser, hvordan softwaren kan anvendes til hurtigt at få et estimat af migrationen i et system.

På Teknologisk Institut har vi udviklet et biogasopgraderingsmodul baseret på polymer/zeolitmembraner. Til denne udvikling har vi også udført 3D-simulering af gasstrømmene gennem modulet samt udviklet et værktøj til at beregne effektiviteten af de enkelte moduler, baseret på driftsparametre og materialevalg, og når de sættes sammen i konfigurationer for at opnå synergieffekter.

Hvad kan Teknologisk Institut hjælpe dig med?

• Beregning af migrationen af komponenter fra og igennem plastmaterialer
• Evaluering af målte migrationsdata vha. modellering og/eller analoge migrationsmålinger
• Estimering af diffusionskoefficienter for komponenter i plastmaterialer
• Beregning og visualisering af effekten af materialevalg, godstykkelse og temperatur på migrationen
• Migrations- og diffusionsmålinger på gasser og additiver i polymerer

Figur 1: Koncentrationsprofil af et tilsætningsstof fra et tykt LDPE-lag (venstre) gennem et tyndt HDPE- og endnu et LDPE-lag i vand.

Figur 2: Koncentration som funktion af tid i den enkelte polymer af et tilsætningsstof, der som udgangspunkt kun var til stede i det sorte LDPE-lag.