Was ist eine wasser- und ölabweisende Beschichtung?
Wasser- und ölabweisende Beschichtungen werden auf die Oberfläche von geschützten Objekten aufgetragen, die wasser- und ölabweisende Eigenschaften aufweisen müssen, und bilden einen Film, der dem geschützten Objekt wasser- und ölabweisende Eigenschaften verleiht. Die meisten Produkte liegen in Form einer Lösung von gelösten Fluorpolymeren vor und lassen sich leicht durch Streichen oder Tauchen auftragen und können bei Raumtemperatur trocknen.
Anwendungen von wasser- und ölabweisenden Beschichtungen
Wasser- und ölabweisende Beschichtungen werden auch in anderen Bereichen eingesetzt, in denen wasser- und ölabweisende Eigenschaften erforderlich sind, angefangen bei Produkten des täglichen Bedarfs bis hin zu Industriegütern und zur Abdichtung von Materialien.
Gängige Beispiele für die Verwendung in Alltagsprodukten sind die wasser- und ölabweisende Wirkung auf Touchpanels, die Verhinderung von Fingerabdrücken, die Verwendung als wasserabweisende Sprühlösung sowie die wasserabweisende Wirkung und Imprägnierung von Textilien wie Seide, Baumwolle und andere Stoffe.
Beispiele für die Verwendung in Industriegütern sind die Verhinderung des Austretens von Lageröl in Mini-Motoren, Ölbarriere in HDD-Flüssigkeitslagern (FDB), Ölbarriere in HDD-Magnetlagern (FDB) Ölsperren und Verhinderung der Schmiermittelwanderung in HDD-Magnetköpfen.
Beispiele für die Imprägnierung von Materialien sind die wasserabweisende Wirkung und die Imprägnierung von Textilien wie Seide und Baumwolle, die wasserabweisende Wirkung von Holz und die Imprägnierung von Leder.
Funktionsweise der wasser- und ölabweisenden Beschichtungen
Bei Fluor, dem Hauptbestandteil wasser- und ölabweisender Beschichtungen, sind die C-F-Bindungen stabil und die Anziehungskraft zwischen den Molekülen (intermolekulare Kohäsionsenergie) ist gering, was zu einer niedrigen Oberflächenspannung der wasser- und ölabweisenden Beschichtung führt. Wasser und Öl hingegen ziehen Moleküle zueinander an, und ihre Oberflächenspannung ist höher als die Oberflächenspannung von wasser- und ölabweisenden Beschichtungen. Das bedeutet, dass Wasser und Öl mit hoher Oberflächenspannung auf einem Film aus wasser- und ölabweisenden Beschichtungen mit niedriger Oberflächenspannung zu Tröpfchen werden, und Wasser und Öl werden abgestoßen. Auch Mikroorganismen und andere Organismen haben weniger Chancen, an der Oberfläche eines Films aus fluorierten wasser- und ölabweisenden Beschichtungsmitteln zu haften.
Diese abweisende Eigenschaft wird durch den Kontaktwinkel ausgedrückt, der die Benetzbarkeit anzeigt. Der Kontaktwinkel ist ein Maß für den Grad der Quellung (Flüssigkeitshöhe) von Tröpfchen, die sich bilden, wenn eine Flüssigkeit auf eine feste Oberfläche getropft wird. Er wird insbesondere gemessen, indem man die Flüssigkeit auf einer festen Oberfläche von der Seite betrachtet und den Winkel der Flüssigkeit am Endpunkt des Tropfens in Bezug auf die feste Oberfläche misst.
Was ist Superhydrophobie?
Superhydrophobie ist ein Begriff aus dem Bereich der Wasserabstoßung, der einen Zustand extrem hoher Wasserabstoßung an der Oberfläche beschreibt. Der Unterschied zwischen wasserabweisend und superhydrophob wird durch den Unterschied im Kontaktwinkel ausgedrückt, wenn eine Flüssigkeit eine feste Oberfläche berührt: ein Kontaktwinkel von 140 ° oder mehr wird als superhydrophob bezeichnet, während ein Kontaktwinkel von 90 ° oder mehr als wasserabweisend bezeichnet wird.
Arten von wasser- und ölabweisenden Beschichtungen
Es gibt verschiedene Arten von wasser- und ölabweisenden Beschichtungen:
- Nicht entflammbare Lösungsmittel
Dieser Typ ist nicht brennbar und sicher in der Anwendung - Typ auf Wasserbasis
Kann mit Wasser oder Alkohol verdünnt werden; Keine Aushärtung erforderlich - Lösungsmittel auf Petroleumbasis
Ausgezeichnetes Kosten-Nutzen-Verhältnis
In den letzten Jahren gibt es auch wasser- und ölabweisende Beschichtungen, die keine C8-Telomere (Verbindungen mit einer Struktur aus Rf-Gruppen) mit acht oder mehr Kohlenstoffen oder kein Fluor selbst verwenden.
Dies liegt daran, dass PFOA (Perfluoroctansäure) als Verunreinigung in sehr geringen Mengen in fluorierten Verarbeitungsmitteln enthalten ist, die aus C8-Telomeren (Verbindungen mit der Struktur einer Rf-Gruppe) mit acht oder mehr Kohlenstoffen hergestellt werden. Diesem PFOA wird eine mögliche Auswirkung auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit nachgesagt. Aus diesem Grund wurden wasser- und ölabweisende Beschichtungen des C6-Typs mit sechs Kohlenstoffen und nicht fluorierte wasser- und ölabweisende Beschichtungsmittel entwickelt.
Beispiele für wasser- und ölabweisende Beschichtungen
Ein Beispiel für die Einführung von wasser- und ölabweisenden Beschichtungen ist der Bereich der Tinte.
Wasser- und ölabweisende Beschichtungen werden z. B. in Tintenpatronen für Tintenstrahldrucker verwendet. Der Grundvorgang des Druckens in Tintenstrahldruckern besteht darin, die benötigte Menge an Tinte aus der Tintenpatrone durch die Tintenstrahldüsen auf das Druckgut zu sprühen. Farbnuancen werden durch die Einstellung der gespritzten Tintenmenge in mehreren Farben erreicht.
Bei Tintenstrahldruckern stellt dies eine große Herausforderung dar, da Verstopfungen der Düsen die Menge der versprühten Tinte verändern können, was zu einer Veränderung der Farbe und der Dichte führt. Um dieses Problem zu lösen, wird eine wasser- und ölabweisende Beschichtung auf die Innenwand der Tintenstrahldüse aufgetragen, um zu verhindern, dass die Tinte an der Düse kleben bleibt.
Um Tintenpatronen effizient zu nutzen und sicherzustellen, dass die aus den Tintenstrahldüsen austretende Tintenmenge bereitgestellt wird, ist es notwendig, das Anhaften von Tinte in der Tintenpatrone so weit wie möglich zu reduzieren. Daher wird eine wasser- und ölabweisende Beschichtung auf die Innenwände der Tintenpatrone aufgebracht, um das Anhaften von Tinte an der Tintenpatrone zu verhindern.
Viele Tintenpatronen bestehen aus Kunststoff, so dass sich wasser- und ölabweisende Beschichtungen für sie eignen, da sie nicht erhitzt oder anderweitig behandelt werden müssen.