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    Windschutzscheibe

Adhäsion an Glas

Kontaktwinkel und Oberflächenspannung bei der Glasreinigung und -beschichtung

Glas eignet sich aufgrund seiner hohen freien Oberflächenenergie hervorragend zum Fügen und Beschichten. Hydrophobe Substanzen adsorbieren jedoch leicht auf Glasflächen, wodurch das Verkleben und Beschichten erschwert wird. Daher ist eine gründliche vorbereitende Reinigung der Glasflächen notwendig und deren Qualitätssicherung mit grenzflächenchemischen Methoden sinnvoll.

Für viele Anwendungen, zum Beispiel für Windschutzscheiben oder Brillengläser, ist die gute Benetzbarkeit von Glas nicht erwünscht. In solchen Fällen wird Glas häufig hydrophob beschichtet. Unsere Messtechnik kommt bei der Entwicklung und Überprüfung von Antihaftbeschichtungen zur Geltung.

Anwendungsbereiche für Grenzflächenanalysen bei Glas

  • Verklebung von Glasscheiben für Fenster
  • Hydrophobe Beschichtung (Autoglas, Brillengläser, Duschwände)
  • Splitterschutz
  • Easy-to-clean- und selbstreinigende Beschichtungen
  • Graffitischutz
  • UV-Schutz

Qualitätssicherung von Reinigungslösungen

Reinigungslösungen enthalten Tenside, welche die Oberflächenspannung herabsetzen, die Benetzung hydrophob verunreinigter Glasflächen verbessern und die Verunreinigung ablösen. Unsere Tensiometer messen die Oberflächenspannung präzise und charakterisieren die Effizienz von Tensiden anhand der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC). Diese Information hilft bei der Auswahl und Dosierung des Tensids.

Da die Oberflächenspannung mit der Konzentration zusammenhängt, kann sie prinzipiell zur Messung des Tensidgehalts verwendet werden. Reinigungslösungen für Glas liegen jedoch in ihrer Tensidkonzentration oberhalb der CMC, wo sich die Oberflächenspannung konzentrationsunabhängig verhält. In solchen Fällen kann die dynamische Oberflächenspannung mit unseren Blasendruck-Tensiometern gemessen werden, die auch oberhalb der CMC konzentrationsabhängig ist. Mit unserem stationären Laborgerät Bubble Pressure Tensiometer – BP100 wird dazu eine Eichkurve erstellt. Diese dient als Grundlage zur Bestimmung des Wirkstoffgehalts mit unserem mobilen Instrument Bubble Pressure Tensiometer – BP50 vor Ort.

Prüfung der Reinigung des Glases

Sauberes Glas zeigt als eine annähernd ideale Oberfläche überall die gleiche Benetzbarkeit, die sich messtechnisch in einem flächendeckend gleichen Kontaktwinkel ausdrückt. Lokale Verunreinigungen sind an einem abweichenden Kontaktwinkel erkennbar. Daher können unsere Kontaktwinkelmessinstrumente die Güte und Homogenität der Reinigung qualifizieren. Mit unserem mobilen Messinstrument Mobile Surface Analyzer – MSA kann der Test vor Ort, zerstörungsfrei und sogar auf senkrechten Flächen erfolgen.

Untersuchung hydrophober Beschichtungen

Hydrophobie geht mit einer geringen Benetzung der Glasfläche durch Wassertropfen einher. Der Effekt der Beschichtung kann daher direkt mit dem Kontaktwinkel gemessen werden. Hilfreich ist auch die Untersuchung der Langzeitstabilität. Hierzu werden regelmäßig Messungen im Zuge von Bewitterungstests durchgeführt.

Bei Beschichtungen, die ohne chemische Bindung an Glas haften, kann außerdem die Adhäsionsarbeit als Maß für die Haftung berechnet werden. Dazu werden die freie Oberflächenenergie des Glases anhand von Kontaktwinkelmessungen und die Oberflächenspannung des flüssigen Beschichtungsstoffes gemessen. Die Grenzflächenspannung als weiteres Ergebnis aus den Messungen beschreibt die inhärente Instabilität der Beschichtung an der Grenzfläche. Sie sagt aus, wie leicht die Beschichtung durch eindringendes Wasser abgelöst werden kann.

Messung des Abrollverhaltens bei selbstreinigenden Oberflächen

Bei stark hydrophob beschichten Glasflächen soll häufig ein Selbstreinigungseffekt entstehen, bei dem Schmutzteilchen durch abrollende Wassertropfen mitgerissen werden. Mit Neigeeinrichtungen für unsere Kontaktwinkelmessinstrumente kann dazu der Abrollwinkel gemessen werden. Er beschreibt, bei welchem Neigungswinkel ein Tropfen von der Oberfläche rollt oder gleitet.

KRÜSS Applikationsberichte

AR259: Inline-Prozesskontrolle mit dem MobileDrop: Überwachung der Reinigungsleistung bei Glasoberflächen

Die Effektivität der Reinigung von Glasscheiben vor der Verklebung in Isolierfenstern wird unmittelbar nach dem Reinigungsschritt überprüft. Indikator für erfolgreiche Entfettung des Glases ist ein kleiner Kontaktwinkel mit Wasser.

AR218: Optimization of antigraffiti coatings based on silicon-hybrid systems

Ein Antigraffiti-Coating aus Polysiloxan und PTFE zeigt mit steigendem PTFE-Anteil eine abnehmende freie Oberflächenenergie und -polarität und somit zunehmende Hydrophobie. Entsprechend hilft Kontaktwinkelmesstechnik bei der Einstellung des Mischungsverhältnisses.