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siehe: Oberflächenenergie

Oberflächenenergie

Das Bedrucken oder Verkleben von Kunststoffteilen fordert eine hohe Benetzbarkeit der KunststoffoberflächeWallstädter Stoff 44 Loden Gr Damen Wolle Trachten Landhaus yvON80wPmn. Dabei wird die Benetzbarkeit mit der Oberflächenenergie beschrieben. Hochenergetische (polare) Oberflächen bieten der Druckfarbe oder dem Klebstoff eine bessere Haftung als niederenergetische (unpolare) Oberflächen.

Beim Bedrucken gilt im Allgemeinen, dass die Grenzflächenenergie der zu bedruckenden Oberfläche mindestens so groß sein sollte wie die Oberflächenspannung der Druckfarbe.

Einfacher Test mit Wassertropfen
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Die Benetzbarkeit von Kunststoffen lässt sich schnell und einfach mit Hilfe eines auf die Oberfläche aufgebrachten Wassertropfens beurteilen. Bildet sich ein Wassertropfen, ist die Oberfläche niederenergetisch. Verläuft der Wassertropfen, handelt es sich um eine hochenergetische Oberfläche.

Professionelle Testtinten

Zur genaueren Betrachtung der Benetzbarkeit verwendet man Testtinten und misst den Randwinkel des Tropfens (Messmethoden nach  53 364 oder ASTM D 2578-84).

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Tabelle.Jackett beige Damen Mantel Übergangsmantel Strenesse Gr40 oeBWrdxC
Kritische Oberflächenenergie von Kunststoffen und Vergleichsproben.
kritische Grenzflächen­energie1)
$ \ σ_S \ $
[mN/m]
Polytetrafluorethylen (PTFE) 18,0Mantel Damen 1408CO193 Khujo Khujo Mantel Khujo 1408CO193 Sherma Sherma Mantel Sherma Damen Damen CBedoxr
Polyethylen niedriger Dichte (PE-LD) 31,0
Polypropylen (PP-H) 32,0
Polymethylmethacrylat (PMMA) 33 – 44
Polyvinylchlorid (PVC-U) 39,5
Polyamid 6 (PA 6) 43,0
Polyethylenterephthalat(PET) 43,0
Wasser 72,8
Aluminium 1200
Chrom 2400
Eisen 2550

1) =
Die Messergebnisse sind unverbindliche Anhaltswerte und abhängig von der verwendeten Prüfflüssigkeit.
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Zum Bedrucken oder Kleben von Kunststoffoberflächen sollte der Randwinkel möglichst klein sein. Es gilt die Young'sche Gleichung.

Youngsche Gleichung

Nach der Formel von Thomas Young hängt der Randwinkel $ \ θ \ $ eines Flüssigkeits­tropfens ab von der Oberflächenenergie der Flüssigkeit $ \ σ_S \ $ und der soliden Kunststoffoberfläche $ \ σ_{SL} \ $.

Die Energie der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Kunststoffoberfläche ist $ \ σ_L \ $.

Youngsche Gleichung
\[ {cos_θ} = \frac{σ_S-σ_{SL}}{σ_L} \]

Der Zähler beschreibt die kritische Oberflächenenergie und lässt sich zu $ \ σ_C \ $ zusammenfassen.

\[ {cos_θ} = \frac{σ_C}{σ_L} \]
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\( θ \)
  \( = \) Randwinkel
\( σ_S \)
  \( = \) Oberflächenenergie der Flüssigkeit
\( σ_{SL} \)
  \( = \) Oberflächenenergie der Kunststoffoberfläche
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\( σ_C = σ_S-σ_{SL} \)
  \( = \) Kritische Oberflächenenergie
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\( σ_L \)
  \( = \) Energie der Grenzfläche

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