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Farben und Lacke auf Oberflächen

Von der Benetzung, Adhäsion und Grenzflächenspannung zur Qualität der Beschichtung

Von Farb- oder Lackschichten erwartet man Dauerhaftigkeit, zudem sollen sie ansehnlich, belastbar und meist glatt sein. Alle diese Anforderungen hängen von den Oberflächeneigenschaften der Farbe und des Trägermaterials ab. Unsere Messgeräte nutzen die Erkenntnisse der Oberflächenwissenschaft, um die geeignete Kombination von Farbe und Trägermaterial zu bestimmen, aber auch, um die Qualität der fertigen Beschichtung zu überprüfen.

Quantifizierung der Benetzungseigenschaften mit Hilfe der Oberflächenspannung von Farben

Gute Benetzung und günstige Verteilungseigenschaften einer Farbe sind die Voraussetzungen für eine gleichmäßige Schichtausbildung. Diese Eigenschaften hängen zu einem erheblichen Teil von der Oberflächenspannung der Flüssigkeiten ab. Aus diesem Grund finden sich in den meisten Farbrezepturen auch Tenside. Unsere Tensiometer erlauben für schnelle und für langsame Auftragsprozesse eine Messung sowohl der statischen als auch der dynamischen Oberflächenspannung von Flüssigkeiten zur Analyse der Tensidwirkung und der Benetzungseigenschaften.

Analyse der Adhäsion und Stabilität über die Oberflächenenergie des Trägermaterials

Eine genauere Kenntnis der Qualität einer Oberflächenbeschichtung lässt sich erzielen, wenn auch die Oberflächenenergie des Trägermaterials berücksichtigt wird. Bei bekannter Oberflächenspannung einer Flüssigkeit können Kontaktwinkelmessungen auf dem Trägermaterial zur Analyse und sogar zur Vorhersage der Adhäsionskräfte und der Langzeitstabilität einer Beschichtung herangezogen werden. Die entsprechenden Verfahren wurden in der Norm für Beschichtungsstoffe DIN 55600 beschrieben.

Die gleichen Methoden werden für die Bestimmung des Einflusses von Verfahren wie die Korona- oder Plasmabehandlung auf die freie Oberflächenenergie von Polymeren eingesetzt. Die Zunahme der freien Oberflächenenergie und der Polarität beschreibt das Ausmaß, mit dem die Oberfläche für wässrige Farben oder Lacke geeigneter geworden ist.

Prüfung der Oberflächenqualität vor und nach der Beschichtung

Die Messung des Kontaktwinkels ist ein einfacher und nützlicher Schritt für die Überprüfung der Qualität der Oberflächenreinigung vor dem Farbauftrag. Eine gleichmäßig saubere und entfettete Oberfläche weist an jeder Stelle des Prüfmusters den identischen Kontaktwinkel auf. Mit unserem mobilen Messinstrument MobileDrop können entsprechende Tests an nahezu beliebigen Orten und ohne Zerstörung des Prüfmusters durchgeführt werden.

Das gleiche Verfahren für die Prüfung auf Homogenität wird auch für die fertig beschichtete Oberfläche genutzt. Darüber hinaus können besondere, der Oberfläche durch die Farbe verliehene Eigenschaften wie die Wasserabweisung oder die Selbstreinigung durch eine Kontaktwinkelmessung quantifiziert werden. Die Bestimmung des Abrollwinkels (also des Neigungswinkels einer Oberfläche, bei der aufgebrachte Tropfen in Bewegung geraten) vervollständigt die Analyse der beschichteten Oberfläche.

KRÜSS Applikationsberichte

AR272: Warum Testtinten nicht die ganze Wahrheit über die freie Oberflächenenergie sagen

Bei 16 Materialien und plasmabehandelten Polymeren wird die SFE mit Kontaktwinkeln und Testtinten bestimmt. Die zum Teil großen Unterschiede beim Methodenvergleich erklären sich dadurch, dass Tintentests die polaren Anteile der SFE nicht berücksichtigen.

AR256: Wie Kunststoffe ihre Wasserscheu verlieren

Die Erhöhung der Oberflächenpolarität durch Ozonbehandlung wird bei den Kunststoffen POM und PBT anhand von Kontaktwinkelmessungen nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen zudem einen unterschiedlichen Einfluss der Einwirkdauer auf die Oberflächenaktivierung.

AR218: Optimization of anti-graffiti 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.

AR207: Druckprozesse aus der Sicht der Grenzflächenphysik

Feuchtmittel, Farben und die druckenden und nicht druckenden Bereiche von Druckplatten werden hinsichtlich der Oberflächenspannung bzw. -energie charakterisiert. Der Artikel zeigt, wie die Qualität dieser Komponenten auf Basis der Ergebnisse beurteilt werden kann.