Oberflächenenergie kategorisieren

Sie kennen also die Oberflächenenergie eines Materials in Dyn pro Zentimeter. Wie geht es nun weiter? Die Oberflächenenergie von Materialien lässt sich in drei Gruppen klassifizieren: hohe, mittlere und niedrige Oberflächenenergie.

Hohe Oberflächenenergie

Die Anziehungskraft der Oberflächenmoleküle untereinander ist so hoch, dass sie auch Flüssigkeitsmoleküle stark anziehen. Folglich lassen sich solche Materialen relativ einfach benetzen und damit auch verkleben. Hochenergetische Materialien zeichnen sich durch Oberflächenenergien in einer Größenordnung von Hunderten oder Tausenden Dyn pro cm aus. Zu ihnen gehören viele Metalle und Glas.

Mittlere Oberflächenenergie

Alles ist relativ. Irgendwo zwischen perfekt benetzten Filmen und perfekt kugelförmigen Tröpfchen definieren wir mittlere Oberflächenenergie. Diese Materialien weisen üblicherweise 36 bis 300 dyn/cm auf. Viele technische Kunststoffe haben Oberflächenenergien, die in diesem Bereich liegen. Das Gleiche gilt für natürliche Materialien wie Holz, Stein oder Beton.

Niedrige Oberflächenenergie

Die Oberflächenmoleküle von niederenergetischen Materialien widerstreben Veränderungen. Die Anziehungskraft zu anderen Molekülen, insbesondere Klebstoffmolekülen, ist bei ihnen nur sehr gering. Materialien, bei denen weniger als 36 dyn/cm gemessen werden, werden als niederenergetisch angesehen. Sie lassen sich nur sehr schwer verkleben. Zu ihnen gehören Polyolefin-Kunststoffe wie Polypropylen und Polyethylen sowie „Antihaft“-Oberflächen wie Polytetrafluorethylen (PTFE).

Oberflächenenergien verschiedener Materialien

Rufen Sie sich die Kategorien der Materialverklebung und den Bereich der Oberflächenenergien in Erinnerung (Abbildung rechts). Wir werden für jede dieser Kategorien näher auf die Oberflächenenergie gängiger Materialarten eingehen.

(IN KÜRZE VERFÜGBAR) OBERFLÄCHENENERGIE-TABELLE HERUNTERLADEN

Kunststoffe

Niederenergetische Kunststoffe

Niederenergetische Kunststoffe (LSE-Kunststoffe) sind im Allgemeinen weich und zeichnen sich durch eine geringe Dichte sowie einen niedrigen Schmelzpunkt aus. Diese Materialien mit niedriger Oberflächenenergie haften aneinander und stoßen Flüssigkeiten ab, wodurch sie nur schwer zu verkleben sind. 3M hat Klebstoffe und Klebebänder entwickelt, die auch hier anwendbar sind, aber die Auswahl ist vergleichsweise gering.

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Technische Kunststoffe

Technische Kunststoffe werden häufig in Herstellungsprozessen verwendet: Sie sind kostengünstig, haltbar und robust. Dennoch sind sie auch leichtgewichtig und lassen sich einfach in komplizierte Formen gießen, um spezifischen Anforderungen zu entsprechen. Technische Kunststoffe weisen eine höhere Oberflächenenergie als LSE-Kunststoffe auf, daher lassen sie sich einfacher durch Klebstoffe benetzen und mit Klebebändern verkleben.

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Traditionelle Werkstoffe

Hier handelt es sich um eine sehr umfassende und vielfältige Gruppe: Grundsätzlich beinhaltet sie viele Materialien, deren Oberflächenenergien höher als die von Kunststoffen aber niedriger als die von Metallen sind. Zu dieser Kategorie gehören alte Technologien wie Glas, Keramik, Beton sowie natürliche Materialien wie Holz, Leder und Stoff. Traditionelle Werkstoffe sind relativ einfach zu verkleben, aber bei jedem einzelnen müssen Besonderheiten beachtet werden.

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Diese Grafik zeigt die Oberflächenenergien traditioneller Fertigungsmaterialien.

Metall

Metalle sind widerstandsfähig und lassen sich unter den verschiedensten Temperatur- und Umgebungsbedingungen einsetzen. Sie weisen eine sehr hohe Oberflächenenergie auf und weisen Flüssigkeiten nicht ab. Daher lassen sie sich sehr einfach benetzen. Die meisten Klebstoffe und Klebebänder haften auf einem Großteil der Metallarten. Wann immer Sie also Metall verkleben müssen, steht Ihnen eine Vielzahl an Klebeoptionen zur Auswahl.