Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Adhäsion. Du erhältst eine Definition von Adhäsion und Kohäsion sowie geben wir die einige Beispiele, wo Adhäsion stattfindet. Wir klären auf!
Was ist Adhäsion?
Als Adhäsion wird die Anziehungskraft bezeichnet, welchen zwischen zwei Molekülen verschiedener Art herrscht. Die Adhäsion wirkt an den Grenzflächen zwischen den Fügeteilen und dem Klebstoff. Beispielsweise wird als Adhäsion die Anhangskraft zwischen dem Holz und dem Klebstoff bezeichnet.
Das Gegenstück zur Adhäsion ist die Kohäsion. Bei der Kohäsion handelt es sich um molekulare Bindungskräfte innerhalb der erhärtenden Klebschicht.
Die Adhäsion sowie die Kohäsion sind Begriffe in der Chemie und in der Physik.
Was bewirkt die Adhäsion?
Die Adhäsion bewirkt zum Beispiel bei Lacken oder Farben das Haften an der Holzoberfläche. Auch in der Leimfuge tritt an den Berührungsflächen zwischen dem Werkstoff Holz und dem Leim die Adhäsion auf. Innerhalb der Leimschicht finden sie Kohäsionskräfte statt.
Merksätze
Adhäsion
Unter Adhäsion versteht man die Anziehungskraft der Moleküle verschiedener Stoffe. Man nennt diese auch Anhangskraft.
Kohäsion
Unter Kohäsion versteht man die Kraft, mit der sich die Moleküle innerhalb eines Körpers gegenseitig anziehen. Man nennt diese auch Zusammenhangskraft.
Wird beispielsweise eine Steinplatte mit einem Meißel gespaltet, setzt dieser Werkstoff der Zerlegung einen Widerstand, die Kohäsion, entgegen.
Theorien
Der Zusammenhalt zweier verschiedener Moleküle wurde bisher noch nicht vollständig erforscht, weshalb es verschiedene Adhäsionstheorien gibt:
- Mechanische Adhäsion
- Spezifischer Adhäsion
Mechanische Adhäsion
Die mechanische Adhäsion wirkt aufgrund physikalisch-mechanischer Kräfte und bezeichnet das Verklammern einer Phase in kleinen Poren und Vertiefungen der Oberfläche.
Spezifische Adhäsion
Die Theorie der spezifischen Adhäsion wurde entwickelt, da die mechanische Adhäsion nicht für glatte Oberflächen gültig war.
Die Spezifische Adhäsion wird unterschieden in:
- Polarisationstheorie
- Elektrostatische Theorie
- Diffusionstheorie
- Adsorptions- und Benetzungstheorie
Polarisationstheorie
Es wird davon ausgegangen, dass die Adhäsion auf den Dipolcharakter der Moleküle beruht. Jedoch ist diese Theorie nur auf Stoffe begrenzt, die polar sind.
Elektrostatische Theorie
Die Voraussetzung der Elektrostatischen Theorie ist eine elektrische Doppelschicht der Oberfläche. Demnach müssen Ladungsträger auf der Oberfläche vorhanden sein: Elektronen oder Ionen.
Diffusionstheorie
Die Diffusionstheorie geht von einer Eigenbewegung der Moleküle aus, welche durch Temperaturen erzeugt wird. Diese Temperatur sorgt dafür, dass die jeweiligen Teilchen der verschiedenen Stoffe diffundieren.
Wo findet Adhäsion statt?
Adhäsion findet beispielsweise in diesen Bereichen statt:
- Adsorption
- Benetzung und Ausbreitung einer Flüssigkeit auf einer zweiten nicht mischbaren Flüssigkeit
- Aneinanderhaften zweier Glasscheiben
- Haften von Kreide an der Tafel
- Haften von Anstrichschichten
- Verkleben von Kitten
- Leimen
- Aufbringen von Druckfarben auf Papier
Was versteht man unter Adhäsionsenergie?
Die Adhäsionsenergie ist ein Maß für intermolekulare Wechselwirkungen. Demnach ist die Adhäsionsenergie die Energie, die man aufwenden muss, um eine Flüssigkeitsfläche von 1 cm2 von einer festen Oberfläche oder einer zweiten Flüssigkeitsoberfläche abzuheben.
Diese Energie ist umso größer, je stärker sich die Moleküle an der Phasengrenzfläche beeinflussen under erlaubt somit Aussagen über die Orientierung von Molekülen in Grenzflächen.
Zustandsformen
Die Kohäsion kann unterschiedlich groß sein, weshalb es drei unterschiedliche Zustandsformen der Adhäsion gibt:
- fest
- flüssig
- gasförmig
Die Zustandsformen eines Körpers werden auch als Aggregatzustand bezeichnet. Diese Zustandsformen lassen sich durch Wärme ineinander überführen.
Fest
Bei der festen Zustandsform bleiben die Moleküle am Ort, da eine große Kohäsion wirkt.
Flüssig
Bei der flüssigen Zustandsform können die Moleküle den Ort verändern, da die Kohäsion gering ist.
Gasförmig
Bei der gasförmigen Zustandsform stoßen sich die Moleküle ab, da keine Kohäsion vorhanden ist. Dadurch entsteht ein Ausdehnungsbestreben. Dieses Ausdehnungsbestreben wird bei Gasen als Expansion bezeichnet.
Adhäsion bei Klebstoffen
Klebevorgang
Klebstofffugen erhalten ihre hohe Haftfestigkeit durch physikalische und/oder chemische Vorgänge, während des Abbindens und Aushärtens im Klebstoffgemisch.
Die Adhäsionskraft (Anhangskraft) ist unter anderem abhängig von der Benetzbarkeit der Werkstoffoberflächen durch die Flüssigkeit (Dispergier- oder Lösemittel). Dabei spielt die Oberflächenspannung und die Viskosität des Klebstoffes eine wichtige Rolle.
Bei porösen Werkstoffoberflächen kommt es dabei auch zu einem mechanischen “Verdübelungseffekt”. Schon kleine Verunreinigungen, Fett- oder Ölflecken oder zu dickflüssige Klebstoffgemische können die Adhäsionswirkung beeinträchtigen.
Durch welche Vorgänge kommt eine Verleihung zustande?
Der Leim haftet an der Oberfläche des Holzes (Adhäsion) und kann sich in den Poren des Holzes mechanisch verankern. Die Festigkeit des Leims in der Fuge wird durch die Zusammenhangskraft (Kohäsion) der Leimmoleküle bestimmt.
Damit eine gute Oberflächenhaftung und auch ein gutes Eindringen des Leimes in die Poren stattfinden kann, muss die Holzoberfläche durch die Flüssigkeit der Leimflotte ausreichend benetzt und die Teile müssen mit Druck verpresst werden.
Abbindevorgang Dispersionsleim (PVAC-Leim)
Die im Dispersionswasser schwimmenden Polyvinylacetat-Teilchen rücken beim Verdunsten und Abwandern des Wassers ins Holz immer näher aneinander, bis sie fest miteinander verkleben.
Die Leimfuge hat erst dann die Endfestigkeit erreicht, wenn das Dispersionswasser restlos verdunstet und das Holz wieder trocken ist.
Adhäsion beim Haftvermittler
Wird die Oberfläche des Holzes mit einem filmbildenden Überzugsmaterial (Bsp.: Lack) bearbeitet, so muss die Holzoberfläche vorher grundiert werden. Die Grundierung dient als Haftvermittler:
Das Beschichtungssystem des Holzes muss eine ausreichende Haftung zwischen allen Schichten besitzen. Demnach muss die Grundierung eine Haftung (Adhäsion)/Verankerung auf der einen Seite mit dem Substrat und auf der anderen Seite mit der nachfolgenden Deckschicht ergeben.
Die Haftung zwischen der Grundierung und dem Decklack wird durch das Anlösen/Anquellen der Grundierung durch das Lösemittel der nachfolgenden Decklackierung begünstigt.
Chemisch vernetzte Systeme müssen je nach Aushärtungsgrad angeschliffen werden, da sie im ausgehärteten Zustand praktisch nicht mehr angelöst werden.
Experiment
Nehme eine lackierte und eine unbehandelte, glatte Holzoberfläche. Gebe auf jede Oberfläche je einen Tropfen Wasser und betrachte anschließend mit der Lupe die Ausbreitung und den Randwinkel zwischen Tropfrand und der Oberfläche des Werkstoffes.
Beim unbehandelten Holz fließt der Tropfen viel weiter auseinander und der Randwinkel ist spitzer. Nach dem Verdunsten und/oder Abwandern des Löse- oder Dispergiermittels in den Werkstoffen (Holzfeuchte!) rücken die Klebstoffmoleküle enger zusammen- es tritt ein Volumenverlust in der Klebefuge ein.
Diesen Verlust muss der Pressdruck (Zwinge oder Furnierpresse) ausgleichen, sonst gibt es Hohlräume in der Klebefuge.
Zwischen den Klebstoffmolekülen wirken Kohäsionskräfte (Zusammenhangskräfte) um so höher, je größer sind die Moleküle.
In der Regel sind die Kohäsionskräfte zwischen den Klebstoffmolekülen größer als die zwischen den Werkstoffmolekülen.
Belastet man eine fachmännisch richtige vorbereitete und ausgehärtete Verleimprobe mittels einer Zugkraft bis zur Zerstörung, so führt dies zum Holzbruch.
Wird der Abbindevorgang durch saugende Werkstoffe, durch Wärmezufuhr/Wärmeentzug oder Verdunsten des Lösemittel herbeigeführt, so ist die ein physikalischer Vorgang.
Wird durch Wärmezufuhr ein Härter wieder aktiviert (Stufenkondensation), ein Härter gesondert zugegeben oder werden die mindestens 2 Komponenten eines Klebstoffes so miteinander gemischt, dass durch eine Synthese-Reaktion eine neue Verbindung entsteht, so ist dies ein chemischer Vorgang.
Bei den meisten Abbindevorgängen von Klebstoffen treten physikalscihe und chemischer reaktionen nebeneinander auf.
Kohäsion
Als Kohäsion wird das Wirken von Anziehungskräften zwischen Atomen oder Molekülen einer Körpers bezeichnet.
Die Kohäsion ist bei festen Körpern sehr groß, bei Flüssigkeiten geringer und bei Gasen verschwindet sie klein.
Beim Zerteilen eines Festkörpers tritt sie in Form der dabei zu leistenden Arbeit in Erscheinung.
Die Grenzflächenspannung ist auch auf Kohäsionskräfte zurückzuführen.
Kohäsionsdruck
Als Kohäsionsdruck, auch Binnendruck genannt, wird der Druck bezeichnet, der auf den gegenseitigen Anziehungskräften der Moleküle eines realen Gases oder einer Flüssigkeit basiert. Bei idealen Gasen ist der Kohäsionsdruck gleich Null.
Bei realen Gasen überlagern sich bei kontinuierlicher Druckerhöhung zwei Effekte: Am Anfang der Kompression unterstützt der Kohäsionsdruck den äußeren Druck, wodurch das Gas sein Volumen stärker verändert, als nach dem Boyle-Mariotteschen Gesetz zu erwarten wäre. Dies ist aber nur bis zu einem bestimmten Volumen, dem Kovolumen möglich.
Bei höheren Drucken überwiegen die Abstoßungskräfte, sodass das Volumen nur noch sehr wenig verringert werden kann.
FAQ-häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Adhäsion und Kohäsion?
Der Unterschied zwischen Adhäsion und Kohäsion besteht darin, dass die Adhäsion die Anziehungskraft zwischen den Molekülen verschiedener Stoffe bezeichnet. Dagegen bezeichnet die Kohäsion die Anziehungskraft der Moleküle innerhalb eines Körpers, also Moleküle des gleichen Stoffes.
Was sind Adhäsion und Kohäsion?
Die Adhäsion ist die Anziehungskraft der Moleküle verschiedener Stoffe. Die Adhäsion wir auch als Anhangskraft bezeichnet. Unter Kohäsion versteht man die Kraft, mit der sich die Moleküle innerhalb eines Körpers gegenseitig anziehen. Die Kohäsion wird auch als Zusammenhangskraft bezeichnet.
Wie entsteht Adhäsion?
Adhäsion entsteht, wenn Moleküle verschiedener Stoffe aufeinander treffen. Die Moleküle dieser beiden Stoffe sollten dicht beieinander sein und können demnach molekulare Wechselwirkungen eingehen. Es gibt verschiedene Theorie darüber, wie Adhösion entsteht:
– Polarisationstheorie
– Elektrostatische Theorie
– Diffusionstheorie
– Adsorptions- und Benetzungstheorie
Wie nennt man die Anziehungskraft von gleichen Teilchen?
Die Anziehungskraft von gleichen Teilchen wird als Kohäsion bezeichnet. Die Kohäsion bezeichnet die Anziehungskraft, mit der sich die gleichen Teilchen eines Körpers gegenseitig anziehen. Diese Anziehungskraft von gleichen Teilchen wird auch Zusammenhangskraft bezeichnet.
Was bezeichnet der Begriff Kohäsion bei einer Klebeverbindung?
Der Begriff Kohäsion bezeichnet bei einer Klebeverbindung die Kraft, mit der sich die Moleküle des Klebstoffes gegenseitig anziehen. Die Kohäsion beschreibt demnach die Haftungskraft von Teilchen innerhalb eines Körpers. In diesem Fall beschreibt der Begriff Kohäsion die Haftung innerhalb des Klebstoffes.
Wie funktioniert Adhäsion?
Die Adhäsion funktioniert so, dass zwei unterschiedliche Stoffe aufeinandertreffen und sich die Moleküle dieser Stoffe gegenseitig anziehen. Demnach findet Adhäsions an der Grenzflächenschicht statt und beschreibt einen physikalischen Zustand.
Was bedeutet Tack?
Als Tack ist die “Anfassklebkraft” und beschreibt den Zustand, wenn der Klebstoff zum ersten Mal mit der zu verklebenden Pberfläche in Berührung kommt. Demnach ist ein Tack das Maß, wie schnell eine Klebeverbindung zustande kommt.
Gibt es Adhäsion auch in der Medizin?
Ja, die Adhäsion ist auch ein Begriff in der Medizin. In der Chirurgie bezeichnet Adhäsion die Verwachsung oder auch die fibrinöse Verklebung von Eingeweiden, welche mit Peritoneum überzogen sind.
In der Hämatologie wird als Adhäsion die Haftung von Thrombozyten an endothelfreien Bereichen bezeichnet.
Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Adhäsion. Du erhältst eine Definition von Adhäsion und Kohäsion sowie geben wir die einige Beispiele, wo Adhäsion stattfindet. Wir klären auf!
Quellen:
Buch: Holzfachkunde; Autor: Bernd Wittchen, Elmar Josten, Thomas Reiche; 4. Auflage
Buch: Holztechnik Fachkunde, 23. Auflage
