Oberflächenenergie - Versionsgeschichte

Oluschinski am 28. August 2026 um 05:10 Uhr

2026-08-28T05:10:17Z

Oluschinski am 23. Juli 2026 um 07:35 Uhr

2026-07-23T07:35:57Z

Oluschinski am 8. Januar 2026 um 13:42 Uhr

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			{{Language_sel\|LANG=eng\|ARTIKEL=Surface Energy}}
	{{PSM_Infobox}}		{{PSM_Infobox}}
	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Oberflächenenergie</span>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Oberflächenenergie</span>

Loeffler-Kamann am 26. Februar 2025 um 10:41 Uhr

2025-02-26T10:41:24Z

← Nächstältere Version		Version vom 26. Februar 2025, 12:41 Uhr
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	Kunststoffe mit einer geringen Oberflächenenergie und/oder unpolare Kunststoffe, zu denen z. B. polyolefine Werkstoffen allgemein, wie Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) und Polypropylen ([[Kurzzeichen]]: PP), sowie Kunststoffe auf der Basis von Polytetrafluorethylen ([[Kurzzeichen]]: PTFE) gehören (vgl. '''Tabelle 1'''), werden für Antihaftbeschichtungen (PTFE und dessen Copolymerisate, wie Perfluor-Tetrafluorethylen (PFA)), in der Lebensmittelindustrie (besonders PE) sowie für Rohre und Behälter (PE und PP) eingesetzt. Aufgrund der geringen Oberflächenenergie bzw. des geringen polaren Anteils der Oberflächenenergie sind sie allerdings ohne spezielle Oberflächenvorbehandlung nur schwer bedruckbar.		Kunststoffe mit einer geringen Oberflächenenergie und/oder unpolare Kunststoffe, zu denen z. B. polyolefine Werkstoffen allgemein, wie Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) und Polypropylen ([[Kurzzeichen]]: PP), sowie Kunststoffe auf der Basis von Polytetrafluorethylen ([[Kurzzeichen]]: PTFE) gehören (vgl. '''Tabelle 1'''), werden für Antihaftbeschichtungen (PTFE und dessen Copolymerisate, wie Perfluor-Tetrafluorethylen (PFA)), in der Lebensmittelindustrie (besonders PE) sowie für Rohre und Behälter (PE und PP) eingesetzt. Aufgrund der geringen Oberflächenenergie bzw. des geringen polaren Anteils der Oberflächenenergie sind sie allerdings ohne spezielle Oberflächenvorbehandlung nur schwer bedruckbar.

			==Siehe auch==
			*[[Bruch]]
			*[[Bruchentstehung]]
			*[[GRIFFITH-Kriterium]]
			*[[Energiefreisetzungsrate]]
			*[[Oberflächenprüftechnik]]

Oluschinski am 21. August 2023 um 06:35 Uhr

2023-08-21T06:35:38Z

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	\|[https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.]: Korrelationen zwischen bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen und molekularen Relaxationsprozessen amorpher Polymere. VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 18: Mechanik/Bruchmechanik, Nr. 223, VDI-Verlag, Düsseldorf (1998) (ISBN 3-13-322318-x; siehe: [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-7)		\|[https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.]: Korrelationen zwischen bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen und molekularen Relaxationsprozessen amorpher Polymere. VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 18: Mechanik/Bruchmechanik, Nr. 223, VDI-Verlag, Düsseldorf (1998) (ISBN 3-18-322318-x; siehe: [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-7)
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	\|[3]		\|[3]
	\|Kopczynska, A., [[Ehrenstein,_Gottfried_W.\|Ehrenstein, G. W.]]: Oberflächenspannung von Kunststoffen. Messmethoden am LKT. Sonderdrucke am Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, siehe: [https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf] (Zugriff am 01.11.~~2021~~) und Kopczynska, A.: Oberflächenspannung. in: Ehrenstein, G. W.: Strukturverhalten. Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen, Oberflächenspannung ~~und~~ Spannungsrisse. Carl Hanser Verlag München (2021), (ISBN 978-3-446-46703-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 25)		\|Kopczynska, A., [[Ehrenstein,_Gottfried_W.\|Ehrenstein, G. W.]]: Oberflächenspannung von Kunststoffen. Messmethoden am LKT. Sonderdrucke am Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, siehe: [https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf] (Zugriff am 07.08.2023) und Kopczynska, A.: Oberflächenspannung. in: Ehrenstein, G. W.: Strukturverhalten. Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen, Oberflächenspannung, Spannungsrisse. Carl Hanser Verlag München (2021), (ISBN 978-3-446-46703-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 25)
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	\|[4]		\|[4]

Oluschinski am 28. November 2022 um 11:52 Uhr

2022-11-28T11:52:33Z

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	\|Lach, R.: Korrelationen zwischen bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen und molekularen Relaxationsprozessen amorpher Polymere. VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 18: Mechanik/Bruchmechanik, Nr. 223, VDI-Verlag, Düsseldorf (1998) (ISBN 3-13-322318-x; siehe: [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-7)		\|[https://researchgate.net/profile/Ralf-Lach Lach, R.]: Korrelationen zwischen bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen und molekularen Relaxationsprozessen amorpher Polymere. VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 18: Mechanik/Bruchmechanik, Nr. 223, VDI-Verlag, Düsseldorf (1998) (ISBN 3-13-322318-x; siehe: [[AMK-Büchersammlung]] unter B 1-7)
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	\|Kopczynska, A., Ehrenstein, G. W.: Oberflächenspannung von Kunststoffen. Messmethoden am LKT. Sonderdrucke am Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, siehe: [https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf] (Zugriff am 21.02.~~2019~~)		\|Kopczynska, A., [[Ehrenstein,_Gottfried_W.\|Ehrenstein, G. W.]]: Oberflächenspannung von Kunststoffen. Messmethoden am LKT. Sonderdrucke am Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, siehe: [https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf] (Zugriff am 01.11.2021) und Kopczynska, A.: Oberflächenspannung. in: Ehrenstein, G. W.: Strukturverhalten. Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen, Oberflächenspannung und Spannungsrisse. Carl Hanser Verlag München (2021), (ISBN 978-3-446-46703-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 25)
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Posch am 25. Januar 2021 um 12:56 Uhr

2021-01-25T12:56:47Z

← Nächstältere Version		Version vom 25. Januar 2021, 14:56 Uhr
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	Die Oberflächen- bzw. Grenzflächenenergie ist bei [[Kunststoffe]]n besonders bei Lacken und Farben, Beschichtungen sowie Klebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Sie ist aber auch dann von großem Interesse, wenn es allgemein um die Benetzbarkeit bzw. Nichtbenetzbarkeit von Kunststoffoberflächen geht. Ein Beispiel aus der Kunststoffindustrie sind Polyethylen-Folien, die der Verpackung wasserhaltiger Lebensmittel dienen. Bei diesen Folien kann sich das aus dem Lebensmittel stammende Wasser an der Folieninnenseite in Form kleiner Tröpfchen niederschlagen, was als Fogging bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung der Oberflächenenergie kann dieser Effekt unterdrückt werden, wodurch die Transparenz der Folien erhalten bleibt.		Die Oberflächen- bzw. Grenzflächenenergie ist bei [[Kunststoffe]]n besonders bei Lacken und Farben, Beschichtungen sowie Klebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Sie ist aber auch dann von großem Interesse, wenn es allgemein um die Benetzbarkeit bzw. Nichtbenetzbarkeit von Kunststoffoberflächen geht. Ein Beispiel aus der Kunststoffindustrie sind Polyethylen-Folien, die der Verpackung wasserhaltiger Lebensmittel dienen. Bei diesen Folien kann sich das aus dem Lebensmittel stammende Wasser an der Folieninnenseite in Form kleiner Tröpfchen niederschlagen, was als Fogging bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung der Oberflächenenergie kann dieser Effekt unterdrückt werden, wodurch die Transparenz der Folien erhalten bleibt.

	Oft wird unter der spezifischen Grenzflächenenergie von Festkörpern der Betrag derjenigen Arbeit verstanden, der mindestens notwendig ist, neue Oberflächen (z. B. durch [[Rissausbreitung\|Risswachstum]] und [[Bruch]]) zu schaffen. Auf dieser Grundlage basiert das [[~~Rissmodell_nach_GRIFFITH~~\|Griffith-Kriterium]] der [[Bruchmechanik]]. Allerdings hat es sich gezeigt, dass diese bruchmechanisch ermittelten Werte (siehe: [[Bruchmechanische Prüfung]]) nur bei extrem spröden Werkstoffen (z. B. Si-Einkristallen) in der Größenordnung der mit anderen Verfahren ermittelten Werte liegen. Auch für spröde Kunststoffe und sehr tiefe Temperaturen (< –150 °C) sind die so ermittelten Werte, wie kritische J-Werte J<sub>c</sub>, um ca. vier bis fünf Größenordnungen größer. Für [[Thermoplaste\|thermoplastische]] Kunststoffe umfassen sie den Bereich einiger kJ/m<sup>2</sup> (für amorphe Thermoplaste wie z. B. Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) und Polystyren ([[Kurzzeichen]]: PS), ist J<sub>c</sub> = 1,0…1,8 kJ/m<sup>2</sup> [1, 2]). Diese Diskrepanz kann außer durch die in diesen Werkstoffen auch bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden (mikro)plastischen [[Deformation\|Deformationsprozesse]] (innere Energie) ebenfalls durch die Wärmetönung begründet werden, d. h. durch die Erzeugung von Wärme infolge innerer Reibungsvorgänge bei den mit der Erschaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]) verbundenen Deformationsvorgängen. Der ideale Sprödbruch (siehe: [[Brucharten]]) ist dagegen ein athermischer Prozess.		Oft wird unter der spezifischen Grenzflächenenergie von Festkörpern der Betrag derjenigen Arbeit verstanden, der mindestens notwendig ist, neue Oberflächen (z. B. durch [[Rissausbreitung\|Risswachstum]] und [[Bruch]]) zu schaffen. Auf dieser Grundlage basiert das [[GRIFFITH-Kriterium\|Griffith-Kriterium]] der [[Bruchmechanik]]. Allerdings hat es sich gezeigt, dass diese bruchmechanisch ermittelten Werte (siehe: [[Bruchmechanische Prüfung]]) nur bei extrem spröden Werkstoffen (z. B. Si-Einkristallen) in der Größenordnung der mit anderen Verfahren ermittelten Werte liegen. Auch für spröde Kunststoffe und sehr tiefe Temperaturen (< –150 °C) sind die so ermittelten Werte, wie kritische J-Werte J<sub>c</sub>, um ca. vier bis fünf Größenordnungen größer. Für [[Thermoplaste\|thermoplastische]] Kunststoffe umfassen sie den Bereich einiger kJ/m<sup>2</sup> (für amorphe Thermoplaste wie z. B. Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) und Polystyren ([[Kurzzeichen]]: PS), ist J<sub>c</sub> = 1,0…1,8 kJ/m<sup>2</sup> [1, 2]). Diese Diskrepanz kann außer durch die in diesen Werkstoffen auch bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden (mikro)plastischen [[Deformation\|Deformationsprozesse]] (innere Energie) ebenfalls durch die Wärmetönung begründet werden, d. h. durch die Erzeugung von Wärme infolge innerer Reibungsvorgänge bei den mit der Erschaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]) verbundenen Deformationsvorgängen. Der ideale Sprödbruch (siehe: [[Brucharten]]) ist dagegen ein athermischer Prozess.

	==Messung der Oberflächenenergie==		==Messung der Oberflächenenergie==

Posch am 12. Januar 2021 um 12:59 Uhr

2021-01-12T12:59:55Z

← Nächstältere Version		Version vom 12. Januar 2021, 14:59 Uhr
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	Die Oberflächen- bzw. Grenzflächenenergie ist bei [[Kunststoffe]]n besonders bei Lacken und Farben, Beschichtungen sowie Klebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Sie ist aber auch dann von großem Interesse, wenn es allgemein um die Benetzbarkeit bzw. Nichtbenetzbarkeit von Kunststoffoberflächen geht. Ein Beispiel aus der Kunststoffindustrie sind Polyethylen-Folien, die der Verpackung wasserhaltiger Lebensmittel dienen. Bei diesen Folien kann sich das aus dem Lebensmittel stammende Wasser an der Folieninnenseite in Form kleiner Tröpfchen niederschlagen, was als Fogging bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung der Oberflächenenergie kann dieser Effekt unterdrückt werden, wodurch die Transparenz der Folien erhalten bleibt.		Die Oberflächen- bzw. Grenzflächenenergie ist bei [[Kunststoffe]]n besonders bei Lacken und Farben, Beschichtungen sowie Klebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Sie ist aber auch dann von großem Interesse, wenn es allgemein um die Benetzbarkeit bzw. Nichtbenetzbarkeit von Kunststoffoberflächen geht. Ein Beispiel aus der Kunststoffindustrie sind Polyethylen-Folien, die der Verpackung wasserhaltiger Lebensmittel dienen. Bei diesen Folien kann sich das aus dem Lebensmittel stammende Wasser an der Folieninnenseite in Form kleiner Tröpfchen niederschlagen, was als Fogging bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung der Oberflächenenergie kann dieser Effekt unterdrückt werden, wodurch die Transparenz der Folien erhalten bleibt.

	Oft wird unter der spezifischen Grenzflächenenergie von Festkörpern der Betrag derjenigen Arbeit verstanden, der mindestens notwendig ist, neue Oberflächen (z. B. durch [[Rissausbreitung\|Risswachstum]] und [[Bruch]]) zu schaffen. Auf dieser Grundlage basiert das Griffith-Kriterium der Bruchmechanik. Allerdings hat es sich gezeigt, dass diese bruchmechanisch ermittelten Werte (siehe: [[Bruchmechanische Prüfung]]) nur bei extrem spröden Werkstoffen (z. B. Si-Einkristallen) in der Größenordnung der mit anderen Verfahren ermittelten Werte liegen. Auch für spröde Kunststoffe und sehr tiefe Temperaturen (< –150 °C) sind die so ermittelten Werte, wie kritische J-Werte J<sub>c</sub>, um ca. vier bis fünf Größenordnungen größer. Für [[Thermoplaste\|thermoplastische]] Kunststoffe umfassen sie den Bereich einiger kJ/m<sup>2</sup> (für amorphe Thermoplaste wie z. B. Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) und Polystyren ([[Kurzzeichen]]: PS), ist J<sub>c</sub> = 1,0…1,8 kJ/m<sup>2</sup> [1, 2]). Diese Diskrepanz kann außer durch die in diesen Werkstoffen auch bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden (mikro)plastischen [[Deformation\|Deformationsprozesse]] (innere Energie) ebenfalls durch die Wärmetönung begründet werden, d. h. durch die Erzeugung von Wärme infolge innerer Reibungsvorgänge bei den mit der Erschaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]) verbundenen Deformationsvorgängen. Der ideale Sprödbruch (siehe: [[Brucharten]]) ist dagegen ein athermischer Prozess.		Oft wird unter der spezifischen Grenzflächenenergie von Festkörpern der Betrag derjenigen Arbeit verstanden, der mindestens notwendig ist, neue Oberflächen (z. B. durch [[Rissausbreitung\|Risswachstum]] und [[Bruch]]) zu schaffen. Auf dieser Grundlage basiert das [[Rissmodell_nach_GRIFFITH\|Griffith-Kriterium]] der [[Bruchmechanik]]. Allerdings hat es sich gezeigt, dass diese bruchmechanisch ermittelten Werte (siehe: [[Bruchmechanische Prüfung]]) nur bei extrem spröden Werkstoffen (z. B. Si-Einkristallen) in der Größenordnung der mit anderen Verfahren ermittelten Werte liegen. Auch für spröde Kunststoffe und sehr tiefe Temperaturen (< –150 °C) sind die so ermittelten Werte, wie kritische J-Werte J<sub>c</sub>, um ca. vier bis fünf Größenordnungen größer. Für [[Thermoplaste\|thermoplastische]] Kunststoffe umfassen sie den Bereich einiger kJ/m<sup>2</sup> (für amorphe Thermoplaste wie z. B. Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) und Polystyren ([[Kurzzeichen]]: PS), ist J<sub>c</sub> = 1,0…1,8 kJ/m<sup>2</sup> [1, 2]). Diese Diskrepanz kann außer durch die in diesen Werkstoffen auch bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden (mikro)plastischen [[Deformation\|Deformationsprozesse]] (innere Energie) ebenfalls durch die Wärmetönung begründet werden, d. h. durch die Erzeugung von Wärme infolge innerer Reibungsvorgänge bei den mit der Erschaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]) verbundenen Deformationsvorgängen. Der ideale Sprödbruch (siehe: [[Brucharten]]) ist dagegen ein athermischer Prozess.

	==Messung der Oberflächenenergie==		==Messung der Oberflächenenergie==

Oluschinski am 28. August 2019 um 11:21 Uhr

2019-08-28T11:21:19Z

← Nächstältere Version		Version vom 28. August 2019, 13:21 Uhr
Zeile 16:		Zeile 16:
	Die Grenzflächenenergie einer Kunststoffoberfläche gegen ein flüssiges Medium (oft Wasser) und zumeist Luft wird mittels der Kontaktwinkelmessung (Methode des liegenden Tropfens) ermittelt ('''Bild 1'''). Dazu wird auf einer ebenen und zuvor gründlich gereinigten Kunststoffoberfläche ein wohl definierter Flüssigkeitstropfen abgesetzt. Mit einer speziellen experimentellen Vorrichtung kann dann der Kontaktwinkel computergesteuert bestimmt werden (für Details der experimentellen Vorgehensweise siehe z. B. [3]).		Die Grenzflächenenergie einer Kunststoffoberfläche gegen ein flüssiges Medium (oft Wasser) und zumeist Luft wird mittels der Kontaktwinkelmessung (Methode des liegenden Tropfens) ermittelt ('''Bild 1'''). Dazu wird auf einer ebenen und zuvor gründlich gereinigten Kunststoffoberfläche ein wohl definierter Flüssigkeitstropfen abgesetzt. Mit einer speziellen experimentellen Vorrichtung kann dann der Kontaktwinkel computergesteuert bestimmt werden (für Details der experimentellen Vorgehensweise siehe z. B. [3]).

	[[Datei:Oberflaechenenergie-1.jpg\|500px]]		[[Datei:Oberflaechenenergie-1n.jpg\|500px]]
	{\|		{\|
	\|- valign="top"		\|- valign="top"
	\|width="50px"\|'''Bild 1''':		\|width="50px"\|'''Bild 1''':
	\|width="600px"\|Grenzflächenenergien am Dreiphasenkontakt: σ<sub>s</sub> – Festkörperoberflächenenergie, σ<sub>l</sub> – Flüssigkeitsoberflächenenergie, σ<sub>sl</sub> – Grenzflächenenergie, Θ – Rand- oder Kontaktwinkel		\|width="600px"\|Grenzflächenenergien am Dreiphasenkontakt: σ<sub>s</sub> – Festkörperoberflächenenergie, σ<sub>l</sub> – Flüssigkeitsoberflächenenergie, σ<sub>ls</sub> – Grenzflächenenergie, Θ – Rand- oder Kontaktwinkel
	\|}		\|}

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	{\|		{\|
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	\|width="550px"\|<math>\sigma_{s}=\sigma_{sl}+\sigma_{l}\cdot \cos \Theta </math>		\|width="550px"\|<math>\sigma_{s}=\sigma_{ls}+\sigma_{l}\cdot \cos \Theta </math>
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	\|}		\|}
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	\|Flüssigkeitsoberflächenenergie (mJ/m<sup>2</sup>)		\|Flüssigkeitsoberflächenenergie (mJ/m<sup>2</sup>)
	\|-		\|-
	\|σ<sub>sl</sub>		\|σ<sub>ls</sub>
	\|–		\|–
	\|Grenzflächenenergie (mJ/m<sup>2</sup>)		\|Grenzflächenenergie (mJ/m<sup>2</sup>)
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	{\|		{\|
	\|- valign="top"		\|- valign="top"
	\|width="550px"\|<math>W=\sigma_{l}+\sigma_{s}-\sigma_{sl}=\sigma_{l}\cdot (1+\cos \Theta )</math>		\|width="550px"\|<math>W=\sigma_{l}+\sigma_{s}-\sigma_{ls}=\sigma_{l}\cdot (1+\cos \Theta )</math>
	\|width="50px"\|(2)		\|width="50px"\|(2)
	\|}		\|}
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	Durch die Verwendung unterschiedlicher Referenz-Flüssigkeiten können mit dieser Methode auch der polare σ<sub>sl<sup>p</sup></sub> und der disperse Anteil σ<sub>sl<sup>d</sup></sub> der Grenzflächenenergie bestimmt werden. Hierbei sind die zur '''Grenzflächenenergie''' beitragenden polaren Wechselwirkungen die KEESOM-Wechselwirkung [7] zwischen zwei Dipolen und die DEBYE-Wechselwirkung [8] zwischen einem Dipol und einem polarisierbaren Molekül zu beachten. Der disperse Anteil der Wechselwirkung, der zur '''Grenzflächenenergie''' beiträgt, entsteht durch die Kräfte infolge der Londonsche Wechselwirkung [9] zwischen zwei polarisierbaren Molekülen. Alle drei Wechselwirkungen tragen zu den van-der-Waals-Kräften [10] bei.		Durch die Verwendung unterschiedlicher Referenz-Flüssigkeiten können mit dieser Methode auch der polare σ<sub>ls<sup>p</sup></sub> und der disperse Anteil σ<sub>ls<sup>d</sup></sub> der Grenzflächenenergie bestimmt werden. Hierbei sind die zur '''Grenzflächenenergie''' beitragenden polaren Wechselwirkungen die KEESOM-Wechselwirkung [7] zwischen zwei Dipolen und die DEBYE-Wechselwirkung [8] zwischen einem Dipol und einem polarisierbaren Molekül zu beachten. Der disperse Anteil der Wechselwirkung, der zur '''Grenzflächenenergie''' beiträgt, entsteht durch die Kräfte infolge der Londonsche Wechselwirkung [9] zwischen zwei polarisierbaren Molekülen. Alle drei Wechselwirkungen tragen zu den van-der-Waals-Kräften [10] bei.

	Die beiden Wechselwirkungsarten (polar und dispers) tragen nun, da sie unabhängig voneinander sind, additiv zur Größe von W bei. Mit Gl. (3) ergibt sich somit die Gl. (4) (p und d stehen für polar und dispers):		Die beiden Wechselwirkungsarten (polar und dispers) tragen nun, da sie unabhängig voneinander sind, additiv zur Größe von W bei. Mit Gl. (3) ergibt sich somit die Gl. (4) (p und d stehen für polar und dispers):

Oluschinski am 13. August 2019 um 06:25 Uhr

2019-08-13T06:25:14Z

← Nächstältere Version		Version vom 13. August 2019, 08:25 Uhr
Zeile 8:		Zeile 8:
	Genau genommen müsste der Begriff „Oberflächenenergie“ allerdings grundsätzlich auf den Begriff „'''Grenzflächenenergie'''“ erweitert werden, wird doch die eigentliche Oberflächenenergie, also die freie Energie einer flüssigen oder festen Oberfläche gegen ein Vakuum, nur in sehr seltenen Fällen damit erfasst. Zumeist sind daher relative Energiewerte der [[Phasengrenzfläche\|Grenzflächen]] von Flüssigkeiten zu anderen Flüssigkeiten bzw. Gasen/Dämpfen oder Grenzflächen von festen Stoffen zu anderen Stoffen, die als Feststoffe (innere Grenzflächen), Flüssigkeiten bzw. Gase/Dämpfe vorliegen, darunter zusammengefasst. Die Grenzflächenenergie ist deshalb keine Materialeigenschaft, sondern charakterisiert die Eigenschaft eines Stoffsystems und ist demzufolge also eine Systemeigenschaft.		Genau genommen müsste der Begriff „Oberflächenenergie“ allerdings grundsätzlich auf den Begriff „'''Grenzflächenenergie'''“ erweitert werden, wird doch die eigentliche Oberflächenenergie, also die freie Energie einer flüssigen oder festen Oberfläche gegen ein Vakuum, nur in sehr seltenen Fällen damit erfasst. Zumeist sind daher relative Energiewerte der [[Phasengrenzfläche\|Grenzflächen]] von Flüssigkeiten zu anderen Flüssigkeiten bzw. Gasen/Dämpfen oder Grenzflächen von festen Stoffen zu anderen Stoffen, die als Feststoffe (innere Grenzflächen), Flüssigkeiten bzw. Gase/Dämpfe vorliegen, darunter zusammengefasst. Die Grenzflächenenergie ist deshalb keine Materialeigenschaft, sondern charakterisiert die Eigenschaft eines Stoffsystems und ist demzufolge also eine Systemeigenschaft.

	Die Oberflächen- bzw. Grenzflächenenergie ist bei [[Kunststoffe]]n besonders bei Lacken und Farben, Beschichtungen sowie Klebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Sie ist aber auch dann von großem Interesse, wenn es allgemein um die Benetzbarkeit bzw. Nichtbenetzbarkeit von Kunststoffoberflächen geht. Ein Beispiel aus der Kunststoffindustrie sind Polyethylen-Folien, die der Verpackung wasserhaltiger Lebensmittel dienen. Bei diesen Folien kann sich das aus dem Lebensmittel stammende Wasser an der Folieninnenseite in Form kleiner Tröpfchen niederschlagen, was als ~~Focking~~ bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung der Oberflächenenergie kann dieser Effekt unterdrückt werden, wodurch die Transparenz der Folien erhalten bleibt.		Die Oberflächen- bzw. Grenzflächenenergie ist bei [[Kunststoffe]]n besonders bei Lacken und Farben, Beschichtungen sowie Klebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Sie ist aber auch dann von großem Interesse, wenn es allgemein um die Benetzbarkeit bzw. Nichtbenetzbarkeit von Kunststoffoberflächen geht. Ein Beispiel aus der Kunststoffindustrie sind Polyethylen-Folien, die der Verpackung wasserhaltiger Lebensmittel dienen. Bei diesen Folien kann sich das aus dem Lebensmittel stammende Wasser an der Folieninnenseite in Form kleiner Tröpfchen niederschlagen, was als Fogging bezeichnet wird. Durch gezielte Veränderung der Oberflächenenergie kann dieser Effekt unterdrückt werden, wodurch die Transparenz der Folien erhalten bleibt.

	Oft wird unter der spezifischen Grenzflächenenergie von Festkörpern der Betrag derjenigen Arbeit verstanden, der mindestens notwendig ist, neue Oberflächen (z. B. durch [[Rissausbreitung\|Risswachstum]] und [[Bruch]]) zu schaffen. Auf dieser Grundlage basiert das Griffith-Kriterium der Bruchmechanik. Allerdings hat es sich gezeigt, dass diese bruchmechanisch ermittelten Werte (siehe: [[Bruchmechanische Prüfung]]) nur bei extrem spröden Werkstoffen (z. B. Si-Einkristallen) in der Größenordnung der mit anderen Verfahren ermittelten Werte liegen. Auch für spröde Kunststoffe und sehr tiefe Temperaturen (< –150 °C) sind die so ermittelten Werte, wie kritische J-Werte J<sub>c</sub>, um ca. vier bis fünf Größenordnungen größer. Für [[Thermoplaste\|thermoplastische]] Kunststoffe umfassen sie den Bereich einiger kJ/m<sup>2</sup> (für amorphe Thermoplaste wie z. B. Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) und Polystyren ([[Kurzzeichen]]: PS), ist J<sub>c</sub> = 1,0…1,8 kJ/m<sup>2</sup> [1, 2]). Diese Diskrepanz kann außer durch die in diesen Werkstoffen auch bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden (mikro)plastischen [[Deformation\|Deformationsprozesse]] (innere Energie) ebenfalls durch die Wärmetönung begründet werden, d. h. durch die Erzeugung von Wärme infolge innerer Reibungsvorgänge bei den mit der Erschaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]) verbundenen Deformationsvorgängen. Der ideale Sprödbruch (siehe: [[Brucharten]]) ist dagegen ein athermischer Prozess.		Oft wird unter der spezifischen Grenzflächenenergie von Festkörpern der Betrag derjenigen Arbeit verstanden, der mindestens notwendig ist, neue Oberflächen (z. B. durch [[Rissausbreitung\|Risswachstum]] und [[Bruch]]) zu schaffen. Auf dieser Grundlage basiert das Griffith-Kriterium der Bruchmechanik. Allerdings hat es sich gezeigt, dass diese bruchmechanisch ermittelten Werte (siehe: [[Bruchmechanische Prüfung]]) nur bei extrem spröden Werkstoffen (z. B. Si-Einkristallen) in der Größenordnung der mit anderen Verfahren ermittelten Werte liegen. Auch für spröde Kunststoffe und sehr tiefe Temperaturen (< –150 °C) sind die so ermittelten Werte, wie kritische J-Werte J<sub>c</sub>, um ca. vier bis fünf Größenordnungen größer. Für [[Thermoplaste\|thermoplastische]] Kunststoffe umfassen sie den Bereich einiger kJ/m<sup>2</sup> (für amorphe Thermoplaste wie z. B. Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) und Polystyren ([[Kurzzeichen]]: PS), ist J<sub>c</sub> = 1,0…1,8 kJ/m<sup>2</sup> [1, 2]). Diese Diskrepanz kann außer durch die in diesen Werkstoffen auch bei sehr tiefen Temperaturen auftretenden (mikro)plastischen [[Deformation\|Deformationsprozesse]] (innere Energie) ebenfalls durch die Wärmetönung begründet werden, d. h. durch die Erzeugung von Wärme infolge innerer Reibungsvorgänge bei den mit der Erschaffung neuer Oberflächen (siehe: [[Bruchfläche]]) verbundenen Deformationsvorgängen. Der ideale Sprödbruch (siehe: [[Brucharten]]) ist dagegen ein athermischer Prozess.
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	\|Kopczynska, A., Ehrenstein, G. W.: Oberflächenspannung von Kunststoffen. Messmethoden am LKT. Sonderdrucke am Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, siehe: [https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf] (05.02.~~2018~~)		\|Kopczynska, A., Ehrenstein, G. W.: Oberflächenspannung von Kunststoffen. Messmethoden am LKT. Sonderdrucke am Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, siehe: [https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf https://www.lkt.tf.fau.de/files/2017/06/Oberflaechenspannung.pdf] (Zugriff am 21.02.2019)
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	\|Erhard, G.: Konstruieren mit Kunststoffen. 4. Auflage, Carl Hanser Verlag, München (2008), 152–153 (ISBN 978-3-446-41646-8; siehe: [[AMK-Büchersammlung]] unter G 33)		\|Erhard, G.: Konstruieren mit Kunststoffen. 4. Auflage, Carl Hanser Verlag, München (2008), 152–153 (ISBN 978-3-446-41646-8; siehe: [[AMK-Büchersammlung]] unter G 33)
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			[[Kategorie:Oberflächenprüftechnik]]