Was ist Oberflächenspannung?

Die an einer Oberfläche wirkende Spannung, welche bestrebt ist, die Oberfläche zu verkleinern.

Die Oberflächenspannung ist eine ziehende Kraft, die an der Oberfläche zum Beispiel flüssigen Schmelzklebstoff lokalisiert ist. Ihre Wirkungsrichtung ist parallel zur Flüssigkeitsoberfläche. Demnach steht eine Flüssigkeitsoberfläche stets unter Spannung.

Wenn andere Kräfte auf einen Schmelzklebstofftropfen wirken, so weicht dessen Gestalt von der kugelförmigen ab. Ein Beispiel dafür sind Klebstofftropfen auf einer Festkörperoberfläche, wo zusätzlich anziehende Kräfte zwischen Festkörper und Klebstoff wirken (Adhäsion).

Die Gestalt des Tropfens weicht umso mehr von der kugelförmigen ab und benetzt die Festkörperoberfläche, umso höher die Adhäsion zwischen Festkörper und flüssigen Klebstoff ist.

Je höher die Oberflächenspannung, desto besser die Benetzbarkeit (und damit auch die Klebbarkeit) der Oberfläche.

Die Oberflächenspannung kann mittels Prüftinten-Methode gemessen werden: ein auf zum Beispiel Kunststoffen angewandter Test. Auf die zu prüfende Oberfläche wird mittels Pinsel eine gefärbte Flüssigkeit ("Tinte") mit definierter Oberflächenspannung aufgetragen.

Wenn die Oberfläche von der Tinte benetzt wird (das heißt der Pinselstrich bleibt für > 3 Sekunden bestehen, ohne sich zusammenzuziehen), ist die Oberflächenspannung der geprüften Oberfläche gleich oder größer als die der Prüftinte.

Zieht sich der Pinselstrich dagegen binnen 3 Sekunden zusammen, ist die Oberflächenspannung der geprüften Oberfläche kleiner als die der Prüftinte.

Oberflächenspannung am Beispiel eines Wassertropfens


Quelle: IVK, Die Kunst des Klebens, Abb. 6, S. 17

Die Oberfläche einer Flüssigkeit verhält sich ähnlich einer gespannten, elastischen Folie. Dieser Effekt ist zum Beispiel die Ursache dafür, dass Wasser Tropfen bildet, und trägt dazu bei, dass einige Insekten über das Wasser laufen können oder eine Geldmünze auf Wasser "schwimmt".