Prüfung von Benetzbarkeit und Kontaktwinkel
Die Benetzbarkeit bezieht sich auf die Fähigkeit einer Oberfläche, von einer Flüssigkeit benetzt zu werden. Verteilt sich die Flüssigkeit gleichmäßig, ist die Oberfläche benetzbar. Unbenetzbar bedeutet, dass die Flüssigkeit teilweise oder überhaupt nicht benetzt oder sogar abperlt.
Entscheidend sind die physikalisch-chemischen Eigenschaften von der Oberfläche und der Flüssigkeit. Hier wirken Adhäsions- und Kohäsionskräfte. Wenn die Adhäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und der Oberfläche größer sind als die Kohäsionskräfte innerhalb der Flüssigkeit, wird die Flüssigkeit die Oberfläche benetzen. Andererseits wird eine geringe Benetzbarkeit beobachtet, wenn die Kohäsionskräfte innerhalb der Flüssigkeit dominieren.
Messung des Kontaktwinkels
Zur Kontrolle der Benetzbarkeit hat sich die Kontaktwinkelmessung in unterschiedlichsten Ausführungen etabliert.
Der Kontaktwinkel ist ein Maß für die Benetzbarkeit einer Oberfläche durch eine Flüssigkeit und gibt an, welcher Winkel sich zwischen Flüssigkeit, Oberfläche und Luft ausbildet. Er wird üblicherweise in Grad gemessen. Ein Kontaktwinkel von 0° bedeutet komplette Benetzung, während bei einem Winkel von 180° die Flüssigkeit kugelförmig abperlt.
In moderneren Messaufbauten wird der Tropfen auf der Oberfläche beleuchtet. Hochauflösende Kameras nehmen Bilder des Tropfens auf der Oberfläche auf. Die Bilder werden dann analysiert, um den Kontaktwinkel zu berechnen.
Das mobile Kontaktwinkelmessgerät SITA SurfaSpector legt einen Wassertropfen über eine Dosiereinheit automatisch auf die Oberfläche. Der Tropfen wird seitlich beleuchtet, wodurch der Tropfen einen Schatten auf eine schräge Messfläche wirft. Das mit einer hochauflösenden Kamera aufgenommene Bild wird perspektivisch korrigiert. Anschließend wird aus der Tropfenkontur der Kontaktwinkel berechnet. Durch die indirekte Bildaufnahme ist die Methode unabhängig von den Reflexionseigenschaften der Oberfläche. Die Basislinie für die Kontaktwinkelberechnung ist vorgegeben und muss nicht im Nachhinein manuell kontrolliert werden.
