Diffusion and Permeability
확산(diffusion)과 물질 이동(mass transfer)은 물질의 성능과 안정성에
매우 중요한 역할을 합니다. 가스와 증기는 표면과 상호작용하며 외부 계면과
내부 벌크 조성을 변화시킵니다.
이러한 확산 과정을 정밀하게 모니터링하는 능력은 제품의 수명 및 물질 교환
효율과 같은 중요한 특성을 평가하는 데 필수적입니다.
투과성(permeability)과 증기 흡수(vapor uptake)는 포장재, 제약, 멤브레인 기술, 식품, 화장품 등 다양한 산업 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다.
블리스터 포장 시스템은 제약 산업 등 수분에 민감한 제품에서 증기와 액체로부터 주요 차단막 역할을 하는 경우가 많습니다.
이러한 블리스터 포장 시스템은 성형 공정 중 발생하는 국부적인 결함이나 응력으로 인해, 원재료인 비성형 폴리머 필름과 비교했을 때 차단 특성에 상당한 차이를
보일 수 있습니다.
이들의 확산(diffusion) 및 투과성(permeability) 성능은
Dynamic Vapor Sorption(DVS) 기법을 활용하여 상세하게 연구, 측정 및
평가할 수 있습니다.
Notes:
Application Note 12: Absolute Measurement of Moisture Diffusion into Blister Packaging Systems [Request a copy]
실제 포장재를 통한 수분의 확산(diffusion) 및 투과(permeation) 분석은
식품 포장 솔루션 개발에 매우 중요합니다.
식품 포장 시스템의 일반적인 요구사항은 장기간 저장 시 수분 손실을 최소화하여 제품의 유통기한(shelf life)을 연장하는 것입니다.
Dynamic Vapor Sorption (DVS) 기법은 수분 손실 속도(kinetics)를 신속하게 평가하여 재료의 안정성을 예측하는 데 활용될 수 있습니다.
Note:
Application Note 07: Measurement of Diffusion of Liquids and Vapors Through Real Polymer Tube Packaging Devices [Request a copy]
Microelectronics 산업은 더욱 강력하고 신뢰성 있으며 경제적인 장치를 지속적으로 개발하고 있습니다. 이러한 장치들에서 중요한 특징 중 하나는 물리적 손상과
환경적 열화를 방지하기 위한 포장 시스템입니다.
고가의 고신뢰성 분야(예: 항공전자, 방위산업)에서는
기밀 밀폐형 포장(hermetically sealed packages)이 선호되지만, 소비자 및 산업용
애플리케이션에서는 보다 비용 효율적인 솔루션이 요구됩니다.
현재 널리 사용되는 일반적인 포장 방법은 장치와 인터커넥션 시스템을 열경화성
폴리머 수지(thermosettable polymer resin)로 캡슐화하는 것입니다.
이러한 포장재는 고온 및 고습 조건에서도 Dynamic Vapor Sorption(DVS) 기법을 통해 분석하고 연구할 수 있습니다.
Note:
Application Note 31: Measurement of Moisture Ingress in Microelectronics Device Packaging [Request a copy]
얇은 폴리머 필름에서의 수분 확산(moisture diffusion)은 포장재 및 멤브레인
기술 분야에서 매우 중요한 요소입니다.
얇은 필름의 확산 계수(diffusion constant)를 계산하는 데 사용되는 확산 방정식은 Crank와 Park에 의해 처음 도입되었습니다.
DVS(Dynamic Vapor Sorption) 장비에서는 얇은 필름 샘플이 현가(suspend)된
상태로, 일련의 상대 습도 단계에 따라 흡착 동역학(sorption kinetics)이 일반적인 방식으로 기록됩니다.
DVS는 폴리머에서의 등온선(isotherms)을 측정하는 데 매우 유용한 분석
기법입니다.
Note:
Application Note 30: Calculation of Diffusion Constants in Thin Polymer Films using DVS [Request a copy]
증기 투과성(vapor permeability)은 멤브레인 기술과 같은
다공성 재료(porous materials)에서 매우 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 수분
증기 투과율(MVTR, Moisture Vapor Transmission Rate) 측정은
등온 조건(isothermal conditions) 하에서 수행됩니다.
MVTR은 시험 시료를 통과하여 상대 습도 차(ΔRH)를 가진 용기의 헤드스페이스(headspace) 영역으로 수분이 투과되는 속도를 나타냅니다.
Dynamic Vapor Sorption(DVS)은 다공성 재료의 MVTR을 측정하는 데 사용할 수 있는 입증된 분석 기법입니다. DVS는 높은 질량 분해능(high mass resolution)과
우수한 기준선 안정성(baseline stability)을 제공하여, 광범위한 온도 및 습도 조건에서 수분 흡착 등온선과 확산 동역학(diffusion kinetics)을 빠르고 정확하게 측정할 수 있습니다.
Notes:
Application Note 52: Vapor Permeability of Porous Materials using Payne Diffusion Cell [Request a copy]
다양한 퍼스널 케어 제품의 투과율(permeability) 및 확산 속도(diffusion rate)는
다양한 조건에서 측정되어야 하며, 이를 통해 제품의 핵심 특성을 평가할 수
있습니다.
예를 들어, 피부 크림(skin cream)의 효과는 피부 수분 손실
(TEWL, Transepidermal Water Loss) 또는 수분 플럭스(moisture flux)를 관찰하여 차단막(occlusive) 역할을 얼마나 잘 수행하는지를 평가할 수 있습니다.
Payne 확산 셀(Payne diffusion cell)을 DVS 장비와 결합하여 사용하면, 스킨케어 제품에서의 TEWL 및 수분 플럭스 측정에 매우 유용한 도구가 될 수 있습니다.
Note:
Application Note 56: Measuring TEWL or Moisture Flux Across Artificial Skin [Request a copy]
