Oberflächenspannung von Kunststoffen
Die Oberflächenspannung von Kunststoffen spielt eine entscheidende Rolle bei der Haftung von Farben, Klebstoffen und Beschichtungen. Aufgrund ihrer chemischen Struktur weisen viele Kunststoffe eine niedrige Oberflächenenergie auf, was die Benetzbarkeit und somit die Haftung erschwert.
Warum ist die Oberflächenspannung wichtig?
Eine niedrige Oberflächenspannung führt dazu, dass Flüssigkeiten auf der Materialoberfläche abperlen, anstatt sich gleichmäßig zu verteilen. Dies kann die Haftung von Beschichtungen oder Klebstoffen beeinträchtigen und zu Qualitätsproblemen führen. Daher ist es essenziell, die Oberflächenspannung von Kunststoffen zu kennen und gegebenenfalls zu erhöhen, um eine optimale Haftung zu gewährleisten.
Oberflächenspannungswerte von Kunststoffen mit Tabelle
Die Oberflächenspannung wird in mN/m (Millinewton pro Meter) berechnet und variiert je nach Kunststofftyp. Beispielsweise weist Polytetrafluorethylen (PTFE) eine sehr niedrige Oberflächenspannung von unter 20 mN/m auf, während Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) Werte zwischen 29 und 32 mN/m haben. Im Vergleich dazu besitzen Metalle wie Aluminium oder Kupfer deutlich höhere Werte, was ihre bessere Benetzbarkeit erklärt.
In der folgenden Tabelle sehen Sie die Spannungswerte verschiedener Kunststoffe:
| Material | Kurzform | mN/m |
|---|---|---|
| Polytetrafluorethylen | PTFE | < 20 mN/m |
| Silikon | SI | < 20 mN/m |
| Polyvinylfluorid | PVF | 25 mN/m |
| Naturkautschuk | NR | 25 mN/m |
| Butylkautschuk | BR | 27 mN/m |
| Polypropylen | PP | ca. 29-30 mN/m |
| Polyethylen | PE | ca. 30-32 mN/m |
| Polystyrol | PS | ca. 34-38 mN/m |
| Polymethylmethacrylat | PMMA | ca. 33-44 mN/m |
| Polycarbonat | PC | ca 35-40 mN/m |
| Polyamid | PA | ca. 40-43 mN/m |
| Polyethylenterephthalat | PET | ca. 42-43 mN/m |
| Polyurethan | PUR | ca. 43-47 mN/m |
Hinweis: Die Werte können je nach Messmethode und Umgebungsbedingungen variieren.
Methoden zur Erhöhung der Oberflächenspannung
Um die Haftung auf Kunststoffoberflächen zu verbessern, können verschiedene Vorbehandlungsmethoden eingesetzt werden:
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Plasmabehandlung: Durch die Einwirkung von Plasma werden die Oberflächenmoleküle aktiviert, was die Oberflächenenergie erhöht und die Benetzbarkeit verbessert.
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Corona-Behandlung: Hierbei wird die Oberfläche mit einer Hochspannungsentladung behandelt, die die Molekularstruktur verändert und die Oberflächenspannung erhöht.
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Beflammung: Durch kurzes Einwirken einer Flamme werden die obersten Schichten des Kunststoffs oxidiert, was zu einer höheren Oberflächenenergie führt.
Messung der Oberflächenspannung
Die Bestimmung der Oberflächenspannung kann mittels Testtinten erfolgen. Dabei wird eine Flüssigkeit mit definierter Oberflächenspannung auf die Oberfläche aufgetragen und das Benetzungsverhalten beobachtet. Zieht sich der Flüssigkeitsfilm zusammen, ist die Oberflächenspannung der Oberfläche niedriger als die der Testtinte. Bleibt der Film stabil, entspricht die Oberflächenspannung mindestens dem Wert der Tinte. Testtinten können Sie direkt bei uns online bestellen (zur Online-Bestellung).
Die Kontaktwinkelmessung ist eine weitere Methode zur Bestimmung der Oberflächenenergie. Dabei wird der Winkel gemessen, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche bildet. Ein kleiner Winkel deutet auf eine hohe Oberflächenenergie hin, ein großer auf eine niedrige. In Deutschland sind Krüss und DataPhysics Instruments führende Hersteller von Messgeräten und Software für diese Anwendung.
Insgesamt ist das Verständnis und die Kontrolle der Oberflächenspannung von Kunststoffen essenziell für zahlreiche industrielle Anwendungen, insbesondere wenn es um das Beschichten, Bedrucken oder Verkleben von Kunststoffteilen geht.
Wir beraten Sie gerne
Tantec ist ihr Experte für Oberflächenbehandlungen mittels Plasma- und Corona-Technologien. Wenn Sie noch Fragen haben oder Hilfe benötigen, beraten wir Sie gerne.
