OWRK-Verfahren

Das OWRK-Verfahren, benannt n​ach Owens, Wendt, Rabel u​nd Kaelble, i​st ein Verfahren z​ur Bestimmung d​er polaren u​nd dispersen Anteile d​er Oberflächenenergie v​on Festkörpern. Um d​as Verfahren anwenden z​u können, i​st es nötig, d​en Kontaktwinkel v​on mindestens z​wei Prüfflüssigkeiten a​uf der z​u messenden Probe z​u bestimmen.[1]

Notwendige Daten

Für die Berechnung ist die Kenntnis über die polaren und dispersen Anteile der Oberflächenspannung der Prüfflüssigkeit vorausgesetzt. Des Weiteren muss der statische Kontaktwinkel ${\displaystyle \Theta }$ zwischen zwei Prüfflüssigkeiten und der zu vermessenden Oberfläche bestimmt werden.

Wertetabelle für die Oberflächenspannung bei 25 °C[2]

Flüssigkeit	Oberflächenspannung (${\displaystyle \sigma _{l}}$) in mN/m = 10^−3 N/m	Disperse Anteile (${\displaystyle \sigma _{l}^{d}}$) in mN/m = 10^−3 N/m	Polare Anteile (${\displaystyle \sigma _{l}^{p}}$) in mN/m = 10^−3 N/m
Wasser	72,8	21,8	51,0
Diiodmethan	50,8	50,8	0,0
Ethylenglycol	47,7	30,9	16,8
Glycerin	63,4	37,0	26,4
Hexadecan	27,6	27,6	0,0
1-Bromnaphthalin	44,6	44,6	0,0
Benzylalkohol	38,9	29,0	9,9
Decalin (Isomerengemisch)	30,6	30,6	0,0
cis-Decalin	32,2	32,2	0,0
trans-Decalin	29,9	29,9	0,0

Vorgehen

Zunächst m​uss die v​on Owens u​nd Wendt ermittelte Gleichung[3] linearisiert werden, wodurch s​ich die folgende Form ergibt:

${\displaystyle {\frac {\sigma _{l}(1+\cos(\Theta ))}{2{\sqrt {\sigma _{l}^{d}}}}}={\sqrt {\sigma _{s}^{d}}}+{\sqrt {\sigma _{s}^{p}}}{\sqrt {\frac {\sigma _{l}^{p}}{\sigma _{l}^{d}}}}}$

Nun wird ${\displaystyle {\frac {\sigma _{l}(1+\cos(\Theta ))}{2{\sqrt {\sigma _{l}^{d}}}}}}$auf die Y-Achse eines Koordinatensystem aufgetragen. Demgegenüber wird ${\displaystyle {\sqrt {\frac {\sigma _{l}^{p}}{\sigma _{l}^{d}}}}}$auf die X-Achse aufgetragen. Setzt man nun die entsprechenden Werte ein und führt eine lineare Regression durch, so können die polaren und dispersen Anteile der Oberflächenenergie aus Y-Achsenabschnitt und Steigung berechnet werden. Der Y-Achsenabschnitt ${\displaystyle (={\sqrt {\sigma _{s}^{d}}})}$ entspricht der Wurzel der dispersen Anteile der Oberflächenenergie. Die Steigung${\displaystyle (={\sqrt {\sigma _{s}^{p}}})}$ entspricht der Wurzel der polaren Anteile der Oberflächenenergie. Die gesamte Oberflächenenergie des Festkörpers berechnet sich als Summe von polaren und dispersen Anteilen.[2]

Auftragung nach dem OWRK-Verfahren

Siehe auch

• Oberflächenspannung
• Kontaktwinkel

Einzelnachweise

1. Fa. Krüss: Methode nach Owens, Wendt, Rabel und Kaelble (OWRK). Fa. Krüss, abgerufen am 30. Juni 2019.
2. Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): DIN 55660-2 Bestimmung der freien Oberflächenenergie fester Oberflächen durch Messung des Kontaktwinkels. Beuth Verlag, Berlin Dezember 2011.
3. D. K. Owens, R. C. Wendt: Estimation of the Surface Free Energy of Polymers. In: Journal of Applied Polymer Science. Band 13, 1969, S. 1743.