Online-Aufsätze - Oberflächenspannungen

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Messmethoden am LKT

Abstract des Aufsatzes Oberflächenspannung (1.6 MB)

Ober- und Grenzflächenphänomene spielen bei vielen technischen Prozessen eine bedeutende Rolle, z.B. beim Verkleben, Lackieren, Bedrucken, Mehrkomponentenspritzgießen, Reibung- und Verschleißverhalten. Oberflächenspannungen bestimmen die adhäsive Haftung, die Benetzung und den Ausbreitungsdruck (Spreitungsdruck).

Bild: Entstehung der Oberflächenspannung

Unter einer Oberfläche versteht man die sichtbare Fläche einer Flüssigkeit oder eines Festkörpers, die an ein undefiniertes Gas z.B. die normale Umgebungsluft grenzt. Der Begriff Grenzfläche bezeichnet die Fläche zwischen zwei festen oder flüssigen bzw. festen gegen flüssigen Phasen. Kommen 2 Medien in Kontakt, benetzt z.B. ein Klebstoff ein Substrat, bildet sich eine Grenzfläche. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktfläche die Oberfläche des Substrates und die Oberfläche des aufgebrachten Klebstoffs als freie Oberflächen verschwinden und eine Grenzfläche entsteht. Die Größe dieser verbleibenden Wirkung wird durch die Grenzflächenspannung gekennzeichnet. Die Grenzflächenspannung kann nicht direkt gemessen werden.

Ursache für die Oberflächenspannung sind Wechselwirkungen zwischen benachbarten Molekülen. Im Inneren ist die resultierende Kraft im Mittel Null und das Molekül befindet sich im Gleichgewicht. Wenn ein Molekül an der Flüssigkeitsoberfläche betrachtet wird, fehlt ein Teil der Wechselwirkungen mit anderen Molekülen. Es findet eine Wechselwirkung mit den Molekülen des darüberliegenden Gases bzw. Dampfes statt. Als resultierende Kraft wirkt auf das Molekül an der Oberfläche eine nach innen, senkrecht zur Oberfläche gerichtete Kraft. Daher bilden Flüssigkeiten Formen, die durch die kleinstmögliche Oberfläche gekennzeichnet sind z.B. Tropfen.