Oberflächenenergie

Oberflächenenergie
in der Automobilindustrie

... und warum Tinte der erste Indikator ist

Wenn Bauteile im Fahrzeug mit Klebeband gefügt werden sollen, entscheidet ein einziger physikalischer Wert über Erfolg oder Ausschuss:
die Oberflächenenergie.
Sie beschreibt, wie „aufgeschlossen“ eine Oberfläche gegenüber dem Klebstoff ist – also ob der Klebstoff überhaupt flächig Kontakt aufnehmen kann.
Einfach gesagt: Die Oberflächenenergie ist entscheidend, wenn es darum geht wie gut sich eine Oberfläche verkleben lässt.

Doch wussten Sie schon, was Tinte damit zu tun hat? – Etwas ganz Entscheidendes! Sie kann nämlich dabei helfen herauszufinden, welche Oberflächenenergie ein Substrat hat. Diese wiederum entscheidet wie gut bzw. ob ein Klebeband auf dem Material haftet.

Tintentest

Das Prinzip ist erstaunlich simpel, aber extrem aussagekräftig. Mit dem sogenannten Tintentest lässt sich in Sekunden bewerten, ob ein Substrat gut zu verkleben ist. 

Verläuft die Tinte, ist die Oberflächenenergie hoch. Sie wird ausreichend benetzt und ist somit gut zu verkleben. Bilden sich stattdessen Tröpfchen, ist die Oberflächenenergie niedrig und eine Verklebung dementsprechend komplexer.

Genau deshalb ist der Tintentest in der Automobilindustrie ein Standard-Schritt bei der Einführung neuer Materialien – bevor Klebstoffformulierungen oder Prozessparameter diskutiert werden.

 

 

 

 

Übersicht

Nieder- und hochenergetische Oberflächen

Hier sehen Sie eine Übersicht der gängigsten Materialien und ihrer Oberflächenspannungen. 

Aluminium oder Eisen gehören mit 840 bzw. 2030 mN/m zu den hochenergetischen Oberflächen und bieten dem Klebstoff eine gute Haftung.

Niederenergetische Oberflächen hingegen sind beispielsweise PP (Polypropylen) und PE (Polyethylen). Sie haben eine Oberflächenspannung von 29 bzw. 31 mN/m. Jedoch können auch diese Substrate mit Hilfe der entsprechenden Vorbehandlung problemlos verklebt werden.

 

 

Hoch- vs. niederenergetische Oberflächen

mit Automotive-Bezug

Metalle wie Aluminium oder verzinkter Stahl gehören mit Werten von ~840 bis >2000 mN/m zu den hochenergetischen Substraten.
Ergebnis: Eine sehr gute Basis für Klebeband­anwendungen — z. B. für Halterungen, Abschirmungen, Sensorik oder Strukturteile.

Deutlich anspruchsvoller sind niederenergetische Kunststoffe wie:

Substrat PP / TPO PE

Typische
Einsatzgebiete
(Fahrzeug)

 
Stoßfänger, Außenverkleidungen,
Befestigungsclips
Kabelschutz,
Abdeckungen,
Befestigungsclips

Oberflächenenergie 
 
~29–31 mN/m ~31 mN/m

Vorbehandlung
 
schwierig ohne meist erforderlich

 

NIEDERENERGETISCH
Material Abkürzung mN/m
Polytetrafluorethylen PTFE 18
Silikon SI 24
Polyvinylfluorid PVF 25
Naturkautschuk NR 25
Butylkautschuk BR 27
Polypropylen PP 29
Polyethylen PE 31
Polybutylenterephthalat PBT 32
Acrylnitril-Butadien-Styrol ABS 35
Polyamid PA <36
Polymethylmetacylat PMMA <36
Epoxy EP <36
Polyacetat POM <36
Polyvinylalkohol PVA 37

 

 

HOCHENERGETISCH

Material Abkürzung mN/m
Polystyrol PS 38
PS-Phemoloxid PSPO 38
Polychloroprene CR 38
Polyvinylchlorid PVC 39
Celluloseazatat CA 39
Polyester PET 41
Polyimid PI 41
Phenolharz PF 42
Polyurethan PUR 43
Polyethylenterephtalat PETP 43
Polyamid 6.6 PA 43
Unges. Polyester UP 43
Polycarbonat PC 46
Polyphenylenoxid PPO 47
Styrol Butadien Rubber SBR 48
Polyethersulfon PES 50
Blei PB 450
Aluminium AL 840
Kupfer CU 1100
Eisen Fe 2030

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Annkathrin Grube

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