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20. Apr 2018 // Mess- und Prüftechnik

Die freie Oberflächenenergie

Die freie Oberflächenenergie ist beim Lackieren eine sehr wichtige Größe, da selbst das beste Lackmaterial nicht brauchbar ist, wenn seine freie Oberflächenenergie nicht auf das Substrat abgestimmt wurde. Das Gleiche gilt für die Substratoberfläche. Insbesondere die Vorbehandlung hat hier einen großen Einfluss.

Die freie Oberflächenenergie ist über die Oberflächenspannung zu messen. Foto: Redaktion

Grundsätzlich gilt: Damit der Lack die Substratoberfläche benetzen kann, muss die freie Oberflächenenergie des Substrats größer sein als die des Lacks. Bei Flüssigkeiten ist die freie Oberflächenenergie über die Oberflächenspannung (OFS) zu messen, z. B. über die Ring-Methode oder per hängendem Tropfen. Für Substratoberflächen hat sich in der Praxis der Einsatz von Testtinten bzw. Teststiften verbreitet. Testtinten sind Flüssigkeitsgemische mit definierten Oberflächenspannungen, hergestellt nach ISO 8296 bzw. DIN 53364. Bei der Prüfung wird die Testtinte auf die Substratoberfläche gestrichen. Zieht sich die Tinte zusammen, wird eine Tinte mit einer niedrigeren OFS aufgetragen. Die OFS derjenigen Tinte, bei der der Pinselstrich einen stabilen Film für mindestens 2 s ergibt, entspricht ungefähr der freien Oberflächenenergie des Substrats. Das Ergebnis wird in mN/m angegeben. Die Tinten sind üblicherweise in Schritten von 2 mN/m abgestuft. Teststifte verwenden das gleiche Prinzip. Für eine grobe Aussage über die freie Oberflächenenergie und damit die Benetzbarkeit reichen diese Methoden eigentlich aus. Bei der Anwendung ist allerdings dringend zu beachten, dass bei den Testtinten nicht die im Deckel integrierten Pinsel verwendet werden.

TIPPS FÜR DIE OPTIMALE PRÜFUNG
  • Schneiden Sie den Pinsel direkt mit einer Schere ab und benutzen Sie stattdessen bei jeder Prüfung ein frisches Wattestäbchen
  • Die Testtinten sollten nach Möglichkeit so kurz wie möglich offenstehen. Verschließen Sie die Flasche direkt wieder, nachdem Sie das Wattestäbchen eingetaucht haben. In jedem Fall sollten Sie die Testtinte spätestens nach zwölf Monaten entsorgen und erneuern.
  • Von der Verwendung von Teststiften raten wir grundsätzlich ab, da sie im Grunde genommen nur einmal zu gebrauchen sind
  • Viele Testtinten, die ja auch in den Stiften enthalten sind, enthalten giftige Substanzen. Arbeiten Sie deshalb sauber und vermeiden Sie Hautkontakt

Verunreinigungen vorprogrammiert

Bei jedem Test mit dem Pinsel wird dieser mit Verschmutzungen oder Rückständen auf der geprüften Oberfläche kontaminiert. Selbst wenn man davon ausgeht, dass die Oberfläche sauber ist, gibt es immer Spuren von Verunreinigungen. Diese bewirken eine Änderung der Oberflächenspannung der Tinte. Dadurch wird die Testtinte unbrauchbar. Das Gleiche passiert bei Teststiften. Hier ist der Stift im Grunde nach der ersten Anwendung kontaminiert und somit unbrauchbar. Hinzu kommt, dass die Flüssigkeitsgemische der Testtinten zum Teil leichtflüchtige Substanzen enthalten. Wenn die Testtinten zu lange unverschlossen bleiben, können diese Substanzen verdunsten. Die sinnvollste Alternative zu Testtinten und Teststiften ist ein Kontaktwinkelmess­gerät. Hier werden Testflüssigkeiten als Tropfen auf die Substratoberfläche aufgebracht. Am Übergang des Tropfens zur Oberfläche wird der Kontaktwinkel gemessen. Dieser Winkel ist umso geringer, je besser die Oberfläche benetzbar ist. Die Messung muss mit mindestens zwei Flüssigkeiten verschiedener Oberflächenspannungen erfolgen. Aus den jeweiligen gemessenen Kontaktwinkeln lässt sich die freie Oberflächenenergie des Substrats errechnen. Bei den meisten erhältlichen Kontaktwinkelmessgeräten übernimmt eine Software diese Berechnung. Das aktuelle Video ist Teil einer Videoreihe zu Prüfverfahren und auf den Homepages der EGL, der DFO und der Redaktion BESSER LACKIEREN sowie auf Youtube im Kanal "Prüfungen auf dem Prüfstand" veröffentlicht.

Zum Netzwerken:
DFO e.V., Neuss, David Hoffmann, Tel. +49 2131 40811-12, hoffmann@dfo-online.de, www.dfo.info
Vincentz Network, Hannover, Redaktion BESSER LACKIEREN, Marko Schmidt, Tel. +49 511 9910-321, marko.schmidt@vincentz.net, www.besserlackieren.de

Bücher

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