Benetzungsverhalten und Kontaktwinkel

  • Messung von Kontaktwinkeln mit unterschiedlichen Testflüssigkeiten (statisch / dynamisch)
  • Berechnung der freien Oberflächenenergie von Festkörpern
  • Bestimmung der Grenz- und Oberflächenspannung von Flüssigkeiten

Wesentlicher Unterschied der Charakterisierung von Oberflächen mit einem Kontaktwinkel­messgerät im Vergleich zur Verwendung von Testtinten (nach DIN ISO 8296) oder Oberflächenspannungs-Prüfstiften ist die Bestimmung der polaren und dispersen Anteile von Substraten, Beschichtungen und Beschichtungsstoffen. Damit lässt sich nicht nur vorhersagen, ob ein Beschichtungsmittel benetzt, sondern auch, ob es auf dem Untergrund haftet.

 

Ziele und Anwendung

  • Charakterisierung und Beurteilung von Oberflächenbehandlungen, z.B. Plasma- oder Corona-Vorbehandlung
  • Optimierung von Beschichtungen (Coatings), Charakterisierung von easy-to-clean-Schichten, Qualitätssicherung
  • Vorhersage des Benetzungsverhaltens von Festkörpern und Schichten ("Wetting Envelope")
  • Untersuchung von Adhäsionseigenschaften, z.B. Beurteilung der Haftung von Lacken und Beschichtungen
  • Charakterisierung der Hydrophilie von Oberflächen, Prüfung der Oberflächenreinheit

 

Besonderheiten am TITK

Video-Option mittels Hochgeschwindigkeitskamera – u.a. zur

  • Messung und Auswertung von dynamischen Prozessen, Beschichtungsmitteln mit leicht flüchtigen Anteilen oder „schwierigen Proben“
  • Einzelbildauswertung
Neigetisch                      zur Bestimmung des Abrollwinkels (Lotuseffekt)
Peltier-Temperierkammer           

 

u.a. zur Messung unter Lösungsmittelatmosphäre
(Temperaturbereich von -30°C bis +160°C)
Pikoliterdosiersystem   
zur Messung des Kontaktwinkels auf Mikrostrukturen, z.B.
elektronischen Bauteilen und Einzelfasern (auf Anfrage)

 

Ergänzend dazu führen wir Messungen zur optischen und farbmetrischen Charakterisierung von Proben durch (s.a. Farbmetrik) sowie verschiedene mechanische Prüfungen: (s.a. Dienstleistungsangebot OMPG)

 

Projektbeispiele

  • Beeinflussung der Benetzbarkeit von ITO-Folien durch Corona-Vorbehandlung

          

Benetzungskurven („Wetting Envelopes“) von ITO-beschichteter PET-Folie
[Solar Energy Materials & Solar Cells 107 (2012) 283–291]

 

  • Optimierung leitfähiger Dispersionen für Polymerelektronik und Mehrschichtaufbau von Polymersolarzellen

           

Kontaktwinkel 55°

Kontaktwinkel 9°

 


Kontaktwinkel unterschiedlich modifizierter leitfähiger Dispersionen (Clevios PH 500)
auf plasmabehandelter photoaktiver Schicht

 

  • Untersuchungen zum Benetzungsverhalten gelaserter Mikrostrukturen (Pikoliterdosiersystem)


  • Modifizierung von Inkjet-Tinten

 

Normen

DIN 55660-2    Beschichtungsstoffe - Benetzbarkeit - Teil 2: Bestimmung der freien
Oberflächenenergie fester Oberflächen durch Messung des Kontaktwinkels
DIN 55660-3 Beschichtungsstoffe - Benetzbarkeit - Teil 3: Bestimmung der Oberflächenspannung
von Flüssigkeiten mit der Methode des hängenden Tropfens
DIN 55660-4 Beschichtungsstoffe - Benetzbarkeit - Teil 4: Bestimmung des polaren und 
dispersen Anteils der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten aus einer
Grenzflächenspannung
DIN 55660-5 Beschichtungsstoffe - Benetzbarkeit - Teil 5: Bestimmung des polaren und
dispersen Anteils der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten aus
Kontaktwinkelmessungen auf einem Festkörper mit rein dispersem Anteil
der Oberflächenenergie
DIN EN 828 Klebstoffe - Benetzbarkeit - Bestimmung durch Messung des Kontaktwinkels
und der kritischen Oberflächenspannung fester Oberflächen
ISO 15989 Kunststoffe - Folien und Bahnen - Messung des Wasser-Benetzungswinkels
von koronabehandelten Folien