Universitet 2018 – fira med oss

Utskrift från Malmö universitets webbplats www.mah.se

Flerskalig modellering av polymer-metalliska gränsskikt

Kontaktperson: Pär Olsson
Ansvarig: Pär Olsson
Samarbetspartner: Tetra Pak AB
Finansiär: SSF
Tidsram: 2018-04-01 -- 2020-03-31
Fakultet/institution: Fakulteten för teknik och samhälle, Institutionen för materialvetenskap och tillämpad matematik

Det huvudsakliga syftet med projektet är att utveckla och implementera en fysikaliskt-baserad flernivåmodell för att förutse de mekaniska egenskaperna hos gränsskikt mellan polymer- och metallfilmer. Den föreslagna modellen kommer att förlita sig på konstitutiva data från atombaserad Monte Carlo och molekyldynamik modellering som ger insikt i hur tillverkningsprocessen påverkar atomernas ordning vid gränsskiktet och dess vidhäftning.

Sådan information kommer att användas för att formulera en kohesiv zon modell som beskriver gränsskiktets hållfasthetsegenskaper och kan implementeras i ett finita element program. I projektet studeras specifikt gränsskikt mellan tunna aluminium- och polyetylenfilmer som finns i dryckesförpackningar som barriärer för att förhindra läckage och säkerställa innehållets kvalitet.

Resultatet av projektet förväntas vara ett robust och tillförlitlig flerskaligt modelleringsverktyg som används för att beräkna vidhäftningen i polymer-metalliska gränsskiktet samt att optimera produktionsinställningar för att kunna uppnå önskad vidhäftning. Projektet genomförs genom en två-årig deltidsvistelse vid Tetra Pak.

Description in English

The main objective is to develop and implement a physically well-founded multiscale modelling approach for predicting the strength of polymer-metal interfaces. The suggested approach relies on results from atomistic Monte Carlo and molecular dynamics modelling that will be used to investigate how production process related state variables (e.g. pressure and thermal cycles) affect the atomic arrangements at the interfaces, as well as the interfacial strength and fracture properties.

Such data will be translated into a cohesive  zone model that describes the interfacial fracture properties and can be implemented in a finite element software. To validate the predictability of the cohesive zone model we will conduct experimental peel tests. The modelling target of the project corresponds to interfaces between thin aluminium and polyethylene foils that act as barriers in beverage containers to ensure their integrity and the quality of the content.

The expected outcome is a reliable multiscale modelling approach that can be used to predict the interfacial strength of polymer-metal interfaces and to optimize the manufacturing settings to obtain desired interfacial properties. The project is performed in the form of a part-time affiliation at Tetra Pak.

Senast uppdaterad av Magnus Jando