Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at
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Methoden<br />
M23: Oberflächenenergie von Beschichtungen<br />
M23: Oberflächenenergie von<br />
Beschichtungen als Kenngröße<br />
<strong>der</strong> Adhäsionsneigung in<br />
technischen Anwendungen<br />
Unter Oberflächenenergie wird die an einer<br />
flüssigen o<strong>der</strong> festen Oberfläche definierter Größe<br />
wirkende Spannung verstanden, die bestrebt ist,<br />
die Oberfläche zu verkleinern, um die energetisch<br />
günstigste Form <strong>der</strong> Oberfläche (Kugel) einzunehmen.<br />
Diese wird bestimmt durch die chemischen<br />
und physikalischen Eigenschaften <strong>der</strong> Oberfläche<br />
und des umgebenden Mediums. Während die Messung<br />
von Oberflächenenergien von Flüssigkeiten rel<strong>at</strong>iv<br />
einfach ist, ist diese an Feststoffen nicht direkt<br />
möglich, weshalb auf indirekte Methoden zurückgegriffen<br />
wird – meist auf die Randwinkelmessungen<br />
von benetzenden Flüssigkeiten. Grundsätzlich gilt,<br />
dass eine erfolgreiche Benetzung nur möglich ist,<br />
wenn die Oberflächenenergie <strong>der</strong> benetzenden<br />
Flüssigkeit geringer ist als die des Feststoffes.<br />
Der Messung zugänglich ist nur die „kritische<br />
Oberflächenspannung“ nach Zismann, welche den<br />
Grenzwert für die Benetzungsfähigkeit <strong>der</strong> Oberfläche<br />
durch die Flüssigkeit definiert. Diese ist keine<br />
M<strong>at</strong>erialkenngröße son<strong>der</strong>n nur eine Kenngröße<br />
für das jeweilige System Flüssigkeit–Basism<strong>at</strong>erial<br />
im gerade vorliegenden Oberflächenzustand (metallisch<br />
blank, Oxidschichten, Adsorb<strong>at</strong>schichten).<br />
Daher ist die Vorhersage <strong>der</strong> Benetzbarkeit einer<br />
Oberfläche damit nicht möglich – vielmehr erfor<strong>der</strong>t<br />
die Ermittlung dieser „kritischen Oberflächenenergie“,<br />
z.B. nach <strong>der</strong> häufig verwendeten Methode<br />
nach Owens und Wendt, die Verwendung mehrerer<br />
Testflüssigkeiten.<br />
Diese Methode wird zusammen mit einem<br />
Kaelble-Plot zur Trennung des dispersen und polaren<br />
Anteils an <strong>der</strong> Oberflächenenergie angewendet,<br />
um für Beschichtungen praxisrelevante Oberflächenparameter<br />
zur Verfügung stellen zu können.<br />
Dabei werden unterschiedliche Testflüssigkeiten<br />
auf die zu prüfende Oberfläche in genau definierter<br />
Menge aufgebracht und die Randwinkel <strong>der</strong> Tropfen<br />
zur M<strong>at</strong>erialoberfläche ausgemessen. Der disperse<br />
Anteil in <strong>der</strong> Messung beschreibt dabei den Anteil<br />
<strong>der</strong> Wechselwirkung, welcher durch London’sche<br />
Kräfte, d.h. Moleküle mit Dipolmoment, bedingt ist.<br />
Im Gegens<strong>at</strong>z dazu beschreibt <strong>der</strong> polare Anteil die<br />
Wechselwirkung zwischen polaren Molekülen <strong>der</strong><br />
Oberfläche mit <strong>der</strong> Umgebung.<br />
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<strong>Handbuch</strong> <strong>der</strong> <strong>Nanoanalytik</strong> <strong>Steiermark</strong> <strong>2005</strong><br />
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