Calculadora de energía superficial y nivel de dinas
Compruebe si una tinta, un recubrimiento o un adhesivo mojará su plástico, convierta lecturas de ángulo de contacto en energía superficial y consulte niveles de dinas típicos de plásticos comunes.
¿Mojará la superficie? Sustrato frente a tinta, recubrimiento o adhesivo
Un líquido moja una superficie solo cuando la energía superficial es mayor que la tensión superficial del líquido. La regla práctica: se logra una adhesión aceptable cuando el plástico está unos 8-10 dyn/cm por encima de la tinta, el recubrimiento o el adhesivo. Elija su plástico, o ingrese un nivel de dinas que haya medido, y lo que se aplicará sobre él.
Resultado · dyn/cm
La superficie supera al líquido en al menos 8 dyn/cm, el margen de 8-10 dyn/cm con el que normalmente se logra una adhesión aceptable. Confírmelo con una prueba con su tinta, recubrimiento o adhesivo real: la humectación es necesaria, pero no suficiente.
El líquido puede extenderse, pero con un margen menor de 8-10 dyn/cm cabe esperar retracción, poros (pinholes) y una adhesión débil o irregular. Eleve la energía superficial con pretratamiento.
La tensión superficial del líquido es mayor que la energía superficial del plástico, por lo que forma gotas en lugar de extenderse, y ningún tiempo de secado, presión o reformulación cambia esa aritmética. Aplique primero un pretratamiento.
Energía superficial objetivo para este líquido: 42 dyn/cm o más, medida en el momento de imprimir, recubrir o pegar.
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Del ángulo de contacto a la energía superficial (Owens–Wendt)
Las soluciones de dinas le dicen si pasa o no pasa. Los ángulos de contacto le dicen cuánta energía superficial hay y qué parte es polar, que es la parte que añade el pretratamiento. Agua y diyodometano son el par habitual: el agua aporta la contribución polar y el diyodometano es esencialmente no polar. Esta calculadora usa el modelo de Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK); registre el modelo junto con su resultado.
Resultado · mN/m
Polaridad: el 2% del total es polar.
Las poliolefinas sin tratar son casi totalmente dispersivas, con una parte polar cercana a cero. El tratamiento por plasma, a la flama y corona añade grupos polares a la superficie, que es lo que eleva la parte polar.
La ecuación y los datos de líquidos que usa esta calculadora
Planteada una vez para cada líquido, da dos ecuaciones con dos incógnitas — las partes dispersiva (γSᵈ) y polar (γSᵖ) de la energía superficial del sólido. Su suma es el total. Valores de los líquidos (mN/m):
| Líquido | Total | Dispersiva | Polar |
|---|---|---|---|
| Agua | 72.8 | 21.8 | 51 |
| Diyodometano (yoduro de metileno) | 50.8 | 50.8 | 0 |
| Formamida | 58 | 39 | 19 |
| Etilenglicol | 48 | 29 | 19 |
| Glicerol | 63.4 | 37 | 26.4 |
| 1-Bromonaftaleno | 44.4 | 44.4 | 0 |
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Energía superficial de plásticos comunes
Energías superficiales típicas de plásticos sin tratar, los pretratamientos que se usan normalmente y cuánto tiempo suele permanecer utilizable un tratamiento por plasma de oxígeno o de aire. El grado, las cargas, los aditivos, el desmoldante y el almacenamiento modifican estas cifras: tómelas como punto de partida para un plan de pruebas, no como una especificación.
| Plástico | Energía superficial sin tratar dyn/cm = mN/m | ¿Se imprime / pega sin tratar? | Pretratamiento habitual | El tratamiento permanece utilizable tras plasma de aire / O₂ |
|---|---|---|---|---|
| PTFE y fluoropolímeros | 18-20 | No | Pyrosil® o plasma frío de baja presión | De minutos a horas |
| Silicona | aprox. 24 | No | Pyrosil® | De minutos a horas |
| Polipropileno (PP, OPP, BOPP) | 29-31 | No | Flama (piezas moldeadas), corona (película), plasma atmosférico | De horas a unos pocos días |
| TPO y TPE olefínico | 29-31 | No | Plasma atmosférico o plasma de flama | Rápido: pegar en pocas horas |
| Polietileno (LDPE, HDPE) | 30-31 | No | Flama (piezas moldeadas), corona (película), plasma atmosférico | De horas a unos pocos días |
| PBT | aprox. 32 | Tratar primero | Plasma atmosférico o plasma frío de baja presión | De días a semanas |
| PVC plastificado (flexible) | 33-38 | Marginal | Plasma, y luego pegar o imprimir de inmediato | Rápido |
| Poliestireno (PS) | 33-38 | Algunas tintas | Flama o plasma | — |
| Acetal (POM) | menos de 36 | No | Plasma frío de baja presión | — |
| ABS | 35-42 | A menudo | Limpieza; flama o plasma eléctrico para mayor consistencia | De una a varias semanas |
| Acrílico (PMMA) | 38-41 † | A menudo | Limpieza; plasma eléctrico (la flama puede opacar superficies ópticas) | De una a varias semanas |
| PPS | aprox. 38 | No | Plasma atmosférico o plasma frío de baja presión; Pyrosil® para intervalos largos entre tratamiento y pegado | De días a semanas |
| PVC rígido | aprox. 39 | A menudo | Limpieza; plasma para trabajos exigentes | — |
| Nylon (PA 6, PA 66) | 40-46 | A menudo (piezas secas) | Corona, plasma de aire o atmosférico, flama, plasma frío de baja presión | De días a unas dos semanas |
| Poliimida | aprox. 40 | Algunos sistemas | Plasma | — |
| PEEK | 40-44 † | Marginal | Plasma frío de baja presión o Pyrosil® | De días a semanas |
| Poliéster (PET) | 41-44 | Algunos sistemas | Corona (película), plasma | De una a varias semanas |
| Polisulfona (PSU) | aprox. 41 | A menudo | Limpieza; plasma | — |
| Policarbonato (PC) | 42-46 | A menudo | Limpieza; plasma eléctrico (la flama puede opacar superficies ópticas) | De una a varias semanas |
| PPO modificado | aprox. 47 | A menudo | Limpieza; plasma | — |
Cómo medir la energía superficial
Soluciones y plumas de dinas (ASTM D2578)
Empiece con un nivel de dinas alto (60) y aplíquelo a lo largo de la superficie. Si el líquido no se rompe en gotas en dos segundos, la energía superficial es al menos ese valor. Si forma gotas antes, repita con el siguiente nivel inferior hasta que una franja se mantenga. Nunca vuelva a probar el mismo punto, registre la temperatura y la humedad, mida en varios puntos de la pieza en lugar de en uno solo, y pruebe inmediatamente después del pretratamiento y de nuevo en el punto de uso. Las soluciones se conservan 6-12 meses; las plumas se secan y pierden exactitud. Las soluciones de prueba contienen 2-etoxietanol y formamida, así que manipúlelas con cuidado: las trabajadoras embarazadas no deben realizar la prueba.
Ángulo de contacto
Un goniómetro mide el ángulo que forma una gota de líquido con la superficie; es el método que debe usarse cuando hay que defender una cifra. Use un volumen de gota constante de unos pocos microlitros, mida rápidamente y tome varias lecturas. El agua sola sirve como verificación rápida del tratamiento:
| Ángulo de contacto con agua | Superficie | Típico de |
|---|---|---|
| Menos de 30° | Bien mojada, hidrofílica | Una superficie bien tratada |
| 30-60° | Moderadamente mojada | Poliolefina tratada o polímero polar sin tratar |
| 60-90° | Mal mojada | Termoplástico de ingeniería sin tratar; marginal para pegado |
| 90-120° | No mojable, hidrofóbica | Poliolefina sin tratar |
| Más de 120° | Fuertemente hidrofóbica | Fluoropolímero, silicona, o una superficie contaminada con silicona |
Una buena lectura no lo dice todo
El pretratamiento activa todo lo que esté sobre la superficie, incluida la contaminación, y una solución de dinas leerá sin problema un contaminante activado. Si el nivel de dinas es bueno y la unión aun así falla, busque contaminación antes de aumentar el nivel de tratamiento; el diagnóstico de fallas de adhesión le guía paso a paso.
El tratamiento se degrada: mida en el punto de uso
El tratamiento por plasma, a la flama y corona no es permanente: las cadenas del polímero se reorientan y los aditivos migran a la superficie. En una poliolefina la mayor parte de la pérdida ocurre en las primeras 24 horas, y el almacenamiento a temperatura elevada la acelera. La tabla anterior indica intervalos de uso típicos; para establecer los suyos, mida piezas tratadas a las 0, 1, 4 y 24 horas y a los 3, 7, 14 y 28 días en condiciones reales de almacenamiento, y luego fije un tiempo máximo entre tratamiento y pegado en la especificación del proceso. Consulte cuánto dura el tratamiento por plasma.
Preguntas frecuentes
¿Qué nivel de dinas necesito para imprimir o pegar plástico?
Como regla, se logra una adhesión aceptable cuando la energía superficial del plástico es unos 8-10 dyn/cm mayor que la tensión superficial de la tinta, el recubrimiento o el adhesivo. Para la mayoría de las tintas y adhesivos sobre poliolefinas eso significa 38-44 dyn/cm; las tintas UV para inyección de tinta suelen requerir 42 o más, la película de PET se trata a 46-52, y las uniones estructurales pueden necesitar mucho más: nylon 50-54 dyn/cm, PPS con epóxico al menos 48-54. Confirme la cifra con una prueba con su química real.
¿Es dyn/cm lo mismo que mN/m?
Sí. 1 dyn/cm equivale a 1 mN/m. Los niveles de dinas (dyn/cm) son la unidad tradicional en impresión y conversión; mN/m es la unidad del SI que se usa en la medición del ángulo de contacto.
¿Cuál es la energía superficial del polipropileno?
El polipropileno sin tratar tiene alrededor de 29-31 dyn/cm (mN/m), casi totalmente dispersiva. Eso está por debajo de la tensión superficial de casi todas las tintas y adhesivos, por lo que el PP se trata a la flama, con corona o con plasma antes de imprimirlo o pegarlo.
¿Las plumas de dinas son tan exactas como la medición del ángulo de contacto?
No. Las soluciones y plumas de dinas son verificaciones rápidas de producción, pero son una lectura subjetiva de si una película se mantiene durante dos segundos, y las plumas envejecen. La goniometría de ángulo de contacto da una cifra que se puede defender y, con dos líquidos, separa las partes polar y dispersiva de la energía superficial.
¿Cuánto dura el tratamiento por plasma o corona?
De minutos a semanas, según el polímero, sus aditivos y el almacenamiento. Intervalos de uso típicos después de plasma de oxígeno o de aire: siliconas y fluoropolímeros, de minutos a horas; PP y PE, de horas a unos pocos días; nylon, de días a unas dos semanas; ABS, PC, PET y PMMA, de una a varias semanas. El almacenamiento a temperatura elevada y los aditivos deslizantes los acortan. El tratamiento con Pyrosil® suele permanecer utilizable de semanas a meses.
Para saber más
¿La superficie sigue sin aceptar tinta o adhesivo?
Scott Sabreen lleva más de 30 años resolviendo problemas de adhesión en plásticos. Describa la pieza, el material y el proceso, y él le dirá dónde buscar.
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