OWRK-Verfahren

Das OWRK-Verfahren, benannt nach Owens, Wendt, Rabel und Kaelble, ist ein Verfahren zur Bestimmung der polaren und dispersen Anteile der Oberflächenenergie von Festkörpern. Um das Verfahren anwenden zu können, ist es nötig, den Kontaktwinkel von mindestens zwei Prüfflüssigkeiten auf der zu messenden Probe zu 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 $\Theta$ zwischen zwei Prüfflüssigkeiten und der zu vermessenden Oberfläche bestimmt werden.

Wertetabelle für die Oberflächenspannung bei 25 °C[2]
Flüssigkeit	Oberflächenspannung ( $\sigma _{l}$ ) in mN/m = 10⁻³ N/m	Disperse Anteile ( $\sigma _{l}^{d}$ ) in mN/m = 10⁻³ N/m	Polare Anteile ( $\sigma _{l}^{p}$ ) 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 muss die von Owens und Wendt ermittelte Gleichung[3] linearisiert werden, wodurch sich die folgende Form ergibt:

{\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 ${\frac {\sigma _{l}(1+\cos(\Theta ))}{2{\sqrt {\sigma _{l}^{d}}}}}$ auf die Y-Achse eines Koordinatensystems aufgetragen. Demgegenüber wird ${\sqrt {\frac {\sigma _{l}^{p}}{\sigma _{l}^{d}}}}$ 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 $(={\sqrt {\sigma _{s}^{d}}})$ entspricht der Wurzel der dispersen Anteile der Oberflächenenergie. Die Steigung $(={\sqrt {\sigma _{s}^{p}}})$ 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

Einzelnachweise

Fa. Krüss: Methode nach Owens, Wendt, Rabel und Kaelble (OWRK). Fa. Krüss, abgerufen am 30. Juni 2019.
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.
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.

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[1] Fa. Krüss: Methode nach Owens, Wendt, Rabel und Kaelble (OWRK). Fa. Krüss, abgerufen am 30. Juni 2019.

[:0-2] 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.