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Testtinten in der Oberflächentechnik – ideal zur Bestimmung der Werkstoff-Oberflächenspannung!

Testtinten haben in der Industrie (Oberflächentechnik) eine wichtige Funktion, da mit ihnen die Oberflächenspannung eines Substrats ermittelt werden kann.

Sie möchten mehr über dieses Thema wissen? In diesem Artikel erfahren Sie alles Wissenswerte über Prüftinten und deren Anwendung zur Ermittlung der Oberflächenenergie eines Stoffes. Lesen Sie einfach weiter!

Was ist eine Prüftinte und wofür wird sie verwendet?

Eine Testtinte für Oberflächenspannung stellt eine normierte Prüfflüssigkeit dar, welche in der Industrie zur Ermittlung der Oberflächenspannung (Oberflächenenergie) des zur Beschichtung vorgesehenen Substrats eingesetzt wird.

Sie findet in der prozessbegleitenden Qualitätskontrolle sowie bei der Prüfung des Wareneingangs und der internen Qualitätssicherung Anwendung. Die Chemikalien, welche eine schrittweise steigende Spannung der Oberfläche erzeugen, werden auf die Oberfläche des Produktes aufgetragen.

Bleibt die Tinte auf der benetzten Oberfläche zwei Sekunden als breiter Strich bestehen, entspricht die Oberflächenenergie des Substrats der Spannung der Oberfläche der Tinte.

Zieht sich die Tinte zusammen, ist die Benetzbarkeit des Substrates niedriger als jene der Prüftinte. In diesem Fall ist die Messung mit der nächst höheren Testtinte zu wiederholen und das Ergebnis abzuwarten.

Ist die zu beschichtende Werkstoffoberfläche nicht benetzbar, können Lacke, Farben oder Klebstoffe in dem Material nicht ausreichend verankert werden.

Allerdings bedingt eine gute Benetzbarkeit nicht automatisch eine gute Haftung, da noch weitere Faktoren zwischen Beschichtung und Substrat interagieren, was für den Grad der Haftfestigkeit entscheidend ist.

Mit den Prüftinten kann die Benetzbarkeit einer beliebigen Oberfläche annähernd genau bestimmt werden, wichtig ist, dass der Prüfvorgang vor einem Lackier-, Druck- oder Klebeprozess stattfindet.

Eine Überprüfung der Haftfestigkeit zwischen aufgetragener Substanz und Substrat kann nach erfolgter Beschichtung in Form einer zerstörenden Prüfung – etwa mit dem Gitterschnitt – erfolgen.

Welche Tinten gibt es und für welche Bereiche sind sie geeignet?

Prüftinten können je nach Oberflächenspannungswerten und chemischer Zusammensetzung wie folgt eingeteilt werden:

  • Formamid-Tinten:
    Diese Prüftinten werden gemäß DIN ISO 8296 und ASTM D 2578-99a hergestellt und enthalten ein Gemisch von Formamid und Ethylglykol (Anteile variabel.) Diese Tinten stellen den gängigen Standard dar und sind am Markt verbreitet. Sie decken den Oberflächenenergie-Bereich von 30 – 58 mN/m ab und sind für PE, PP und ähnliche Stoffe geeignet. Für weiches PVC kann dieser Tintentyp nicht verwendet werden. Diese Prüftinte ist auch als Formamid-Wasser Gemisch erhältlich, diese Variante wird im Bereich von 58 – 72 mN/m eingesetzt und ist durch den hohen Formamid-Anteil als giftig einzustufen.
  • Methanol-Tinten:
    Diese Tintenart wird nach DIN 53364 und DIN ISO 8296 hergestellt und stellt ein Gemisch aus Wasser und Methanol dar. Je nach Methanolgehalt ist die Flüssigkeit mehr oder weniger giftig. Diese Tinte kann für weiches PVC verwendet werden, mit ihr wird der Bereich von 23 – 72 mN/m erfasst.
  • Ethanol-Tinten:
    Dieser Tintentyp besteht aus einem Gemisch von Ethanol und Wasser. Er wurde gemäß DIN ISO 8296 entwickelt und gilt als gesundheitlich unbedenklich. Die Tintentype ist für Oberflächenspannungswerte von 30 – 72 mN/m geeignet, für alle Substrate anwendbar und erfreut sich daher am Markt großer Beliebtheit.
  • Alkan-Tinten:
    Die Type entspricht der Alkan-Reihe mit den Oberflächenspannungen 16, 18, 20 und 25 mN/m. Die Prüftinte ist von klarer Farbe und verfügt über eine Polarität von Null.
  • Kochsalz-Tinten:
    Bei dieser Serie handelt es sich um ein Gemisch aus Wasser und Kochsalz, welches im Bereich von 77 und 82 mN/m alle Werte über der Wasserbenetzbarkeit von 72 mN/m erfasst.

Allgemeines zur Darreichungsform von Prüftinten

Testtinten werden im Handel in Fläschchen- und Stiftform angeboten. Aufgrund von Erfahrungen in der Praxis sollte den Stiften der Vorzug gegeben werden, da diese im Vergleich zu den Fläschchen über einige Vorteile verfügen.

Durch die auswechselbaren Spitzen sind Teststifte kontaminationsfrei und wiederverwendbar. Sie weisen eine benutzerfreundliche Handhabung auf und bleiben stets frisch, da sie mittels Kappe verschlossen werden können.

Bei Prüffläschchen besteht die Gefahr des Glasbruches sowie einer Kontamination der Prüfflüssigkeit, wenn Teilchen des zu prüfenden Substrates an den Pinselhaaren haften bleiben.

Messgenauigkeit des Prüfverfahrens Der bei einer Prüfung maximal auftretende Fehler liegt im Bereich von 2 mN/m, werden innerhalb eines Messverfahrens mehrere Messungen durchgeführt, reduziert sich die Fehlerhäufigkeit entsprechend.

Die bei der Ermittlung von Oberflächenspannungen mittels Prüftinte erzielbaren Werte sind relativer Natur, denn die ermittelte Spannung spiegelt den aktuellen Zustand des Substrates wieder, da die Oberflächenspannung mit zunehmender Lagerzeit abnimmt.

Zur Messung der Oberflächenenergie eines Stoffes kann alternativ zur Messung mit Tintenstift die Kontaktwinkelmessung herangezogen werden, bei der die Ermittlung der Spannung der Oberfläche mit einem Kontaktwinkel-Goniometer erfolgt.

Fazit

Um die Oberflächenenergie eines Werkstoffes zu messen, hat sich im industriellen Anwendungsbereich das Messverfahren mittels Prüftinte bewährt.

Bleibt die Tinte auf der zu prüfenden Oberfläche zumindest zwei Sekunden lang als Strich bestehen, ist die Spannung der Werkstoffoberfläche gleich der Spannung der Tinte.

Aus Gründen der leichteren Handhabung und um Verschmutzungen der Testtinte oder Schäden durch Glasbruch zu vermeiden, sollte die Tinte in Form eines Stiftes aufgetragen werden.

Prüftinten sind im Handel je nach gewünschtem Prüfbereich in unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung erhältlich.


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