Calcolatore di energia superficiale e livello dyne
Verifichi se un inchiostro, un rivestimento o un adesivo bagnerà la Sua materia plastica, converta le letture dell'angolo di contatto in energia superficiale e consulti i livelli dyne tipici delle materie plastiche comuni.
Bagnerà la superficie? Substrato vs. inchiostro, rivestimento o adesivo
Un liquido bagna una superficie solo quando l'energia superficiale è superiore alla tensione superficiale del liquido. La regola pratica: si ottiene un'adesione accettabile quando la plastica è circa 8-10 dyn/cm al di sopra dell'inchiostro, del rivestimento o dell'adesivo. Scelga la Sua materia plastica, oppure inserisca un livello dyne misurato, e ciò che vi viene applicato.
Risultato · dyn/cm
La superficie supera il liquido di almeno 8 dyn/cm, il margine di 8-10 dyn/cm con cui si ottiene normalmente un'adesione accettabile. Confermi con una prova usando il Suo inchiostro, rivestimento o adesivo reale: la bagnabilità è necessaria, non sufficiente.
Il liquido può distendersi, ma con un margine inferiore a 8-10 dyn/cm si devono attendere ritiri, puntinature (pinhole) e adesione debole o incostante. Aumenti l'energia superficiale con un pretrattamento.
La tensione superficiale del liquido è superiore all'energia superficiale della plastica, quindi forma gocce invece di distendersi - e nessun tempo di asciugatura, pressione o riformulazione cambia questo calcolo. Pretratti prima la superficie.
Energia superficiale obiettivo per questo liquido: 42 dyn/cm o più, misurata al momento della stampa, del rivestimento o dell'incollaggio.
Vuole che Scott esamini questo risultato?
Inserisca la sua e-mail e, se lo desidera, una riga sul pezzo. I valori qui sopra vengono inviati con il suo messaggio.
Grazie. Scott ha ricevuto il suo messaggio e le risponderà via e-mail, di norma entro un giorno lavorativo.
Si è verificato un errore. Scriva direttamente a [email protected] .
Dall'angolo di contatto all'energia superficiale (Owens–Wendt)
Le soluzioni dyne dicono se la superficie supera o meno il test. Gli angoli di contatto dicono quanta energia superficiale c'è e quanta parte è polare, cioè la parte che il pretrattamento aggiunge. Acqua e diiodometano sono la coppia abituale: l'acqua fornisce il contributo polare, il diiodometano è sostanzialmente apolare. Questo calcolatore usa il modello Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK); registri il modello insieme al risultato.
Risultato · mN/m
Polarità: il 2% del totale è polare.
Le poliolefine non trattate sono quasi interamente dispersive, con una parte polare prossima a zero. Il trattamento al plasma, a fiamma e corona aggiunge gruppi polari alla superficie, ed è questo che aumenta la parte polare.
L'equazione e i dati dei liquidi usati da questo calcolatore
Scritta una volta per ciascun liquido, fornisce due equazioni in due incognite — la parte dispersiva (γSᵈ) e la parte polare (γSᵖ) dell'energia superficiale del solido. La loro somma è il totale. Valori dei liquidi (mN/m):
| Liquido | Totale | Dispersiva | Polare |
|---|---|---|---|
| Acqua | 72.8 | 21.8 | 51 |
| Diiodometano (ioduro di metilene) | 50.8 | 50.8 | 0 |
| Formammide | 58 | 39 | 19 |
| Glicole etilenico | 48 | 29 | 19 |
| Glicerolo | 63.4 | 37 | 26.4 |
| 1-bromonaftalene | 44.4 | 44.4 | 0 |
Vuole che Scott esamini questo risultato?
Inserisca la sua e-mail e, se lo desidera, una riga sul pezzo. I valori qui sopra vengono inviati con il suo messaggio.
Grazie. Scott ha ricevuto il suo messaggio e le risponderà via e-mail, di norma entro un giorno lavorativo.
Si è verificato un errore. Scriva direttamente a [email protected] .
Energia superficiale delle materie plastiche comuni
Energie superficiali tipiche delle materie plastiche non trattate, i pretrattamenti normalmente utilizzati e per quanto tempo un trattamento al plasma di ossigeno o d'aria resta tipicamente utilizzabile. Grado, cariche, additivi, distaccanti e stoccaggio modificano tutti questi valori: li consideri un punto di partenza per un piano di prove, non una specifica.
| Materia plastica | Energia superficiale da non trattato dyn/cm = mN/m | Stampabile / incollabile senza trattamento? | Pretrattamento abituale | Durata utile del trattamento dopo plasma d'aria / O₂ |
|---|---|---|---|---|
| PTFE e fluoropolimeri | 18-20 | No | Pyrosil® o plasma freddo a bassa pressione | Da minuti a ore |
| Silicone | circa 24 | No | Pyrosil® | Da minuti a ore |
| Polipropilene (PP, OPP, BOPP) | 29-31 | No | Fiamma (stampati), corona (film), plasma atmosferico | Da ore a pochi giorni |
| TPO e TPE olefinici | 29-31 | No | Plasma atmosferico o plasma a fiamma | Rapido - incollare entro poche ore |
| Polietilene (LDPE, HDPE) | 30-31 | No | Fiamma (stampati), corona (film), plasma atmosferico | Da ore a pochi giorni |
| PBT | circa 32 | Trattare prima | Plasma atmosferico o plasma freddo a bassa pressione | Da giorni a settimane |
| PVC plastificato (flessibile) | 33-38 | Al limite | Plasma, poi incollare o stampare senza attendere | Rapido |
| Polistirene (PS) | 33-38 | Alcuni inchiostri | Fiamma o plasma | — |
| Acetale (POM) | sotto 36 | No | Plasma freddo a bassa pressione | — |
| ABS | 35-42 | Spesso | Pulizia; fiamma o plasma elettrico per la costanza | Da una a diverse settimane |
| Acrilico (PMMA) | 38-41 † | Spesso | Pulizia; plasma elettrico (la fiamma può opacizzare le superfici ottiche) | Da una a diverse settimane |
| PPS | circa 38 | No | Plasma atmosferico o plasma freddo a bassa pressione; Pyrosil® per lunghi intervalli tra trattamento e incollaggio | Da giorni a settimane |
| PVC rigido | circa 39 | Spesso | Pulizia; plasma per applicazioni impegnative | — |
| Nylon (PA 6, PA 66) | 40-46 | Spesso (pezzi asciutti) | Corona, plasma d'aria o atmosferico, fiamma, plasma freddo a bassa pressione | Da giorni a circa due settimane |
| Poliimmide | circa 40 | Alcuni sistemi | Plasma | — |
| PEEK | 40-44 † | Al limite | Plasma freddo a bassa pressione o Pyrosil® | Da giorni a settimane |
| Poliestere (PET) | 41-44 | Alcuni sistemi | Corona (film), plasma | Da una a diverse settimane |
| Polisolfone (PSU) | circa 41 | Spesso | Pulizia; plasma | — |
| Policarbonato (PC) | 42-46 | Spesso | Pulizia; plasma elettrico (la fiamma può opacizzare le superfici ottiche) | Da una a diverse settimane |
| PPO modificato | circa 47 | Spesso | Pulizia; plasma | — |
Come misurare l'energia superficiale
Soluzioni e penne dyne (ASTM D2578)
Inizi con un livello dyne alto, 60, e lo stenda sulla superficie. Se il liquido non si rompe in goccioline entro due secondi, l'energia superficiale è almeno pari a quel valore. Se forma gocce prima, ripeta con il livello immediatamente inferiore finché una striscia non tiene. Non ripeta mai il test sullo stesso punto, registri temperatura e umidità, misuri in più punti del pezzo anziché in uno solo, ed esegua il test subito dopo il pretrattamento e di nuovo al punto di utilizzo. Le soluzioni si conservano 6-12 mesi; le penne si seccano e perdono precisione. Le soluzioni di prova contengono 2-etossietanolo e formammide, quindi vanno maneggiate con cautela: le lavoratrici in gravidanza non devono eseguire il test.
Angolo di contatto
Un goniometro misura l'angolo che una goccia di liquido forma con la superficie: è il metodo da usare quando un valore deve poter essere difeso. Usi un volume di goccia costante di pochi microlitri, misuri rapidamente ed effettui diverse letture. La sola acqua è una verifica rapida del trattamento:
| Angolo di contatto con l'acqua | Superficie | Tipico di |
|---|---|---|
| Sotto 30° | Ben bagnata, idrofila | Una superficie ben trattata |
| 30-60° | Moderatamente bagnata | Poliolefina trattata o polimero polare non trattato |
| 60-90° | Scarsamente bagnata | Termoplastico tecnico non trattato; al limite per l'incollaggio |
| 90-120° | Non bagnabile, idrofoba | Poliolefina non trattata |
| Sopra 120° | Fortemente idrofoba | Fluoropolimero, silicone - o una superficie contaminata da silicone |
Una buona lettura non dice tutto
Il pretrattamento attiva qualunque cosa si trovi sulla superficie, contaminazione inclusa, e una soluzione dyne leggerà senza problemi un contaminante attivato. Se il livello dyne è buono e l'incollaggio cede comunque, cerchi una contaminazione prima di aumentare il livello di trattamento: la diagnostica dei difetti di adesione illustra il percorso passo per passo.
Il trattamento decade: misuri al punto di utilizzo
Il trattamento al plasma, a fiamma e corona non è permanente: le catene polimeriche si riorientano e gli additivi migrano in superficie. Su una poliolefina la maggior parte della perdita avviene nelle prime 24 ore, e lo stoccaggio a temperatura elevata la accelera. La tabella sopra riporta le finestre di utilizzo tipiche; per definire le Sue, misuri i pezzi trattati a 0, 1, 4 e 24 ore e a 3, 7, 14 e 28 giorni nelle reali condizioni di stoccaggio, quindi inserisca nella specifica di processo un tempo massimo tra trattamento e incollaggio. Veda quanto dura il trattamento al plasma.
Domande frequenti
Quale livello dyne serve per stampare o incollare la plastica?
Di norma si ottiene un'adesione accettabile quando l'energia superficiale della plastica è circa 8-10 dyn/cm superiore alla tensione superficiale dell'inchiostro, del rivestimento o dell'adesivo. Per la maggior parte degli inchiostri e adesivi sulle poliolefine ciò significa 38-44 dyn/cm; gli inchiostri UV a getto d'inchiostro richiedono tipicamente 42 o più, il film in PET viene trattato a 46-52 e gli incollaggi strutturali possono richiedere molto di più: nylon 50-54 dyn/cm, PPS con epossidico almeno 48-54. Confermi il valore con una prova usando la Sua chimica reale.
dyn/cm è uguale a mN/m?
Sì. 1 dyn/cm equivale a 1 mN/m. I livelli dyne (dyn/cm) sono l'unità tradizionale nella stampa e nella trasformazione; mN/m è l'unità SI usata nelle misure di angolo di contatto.
Qual è l'energia superficiale del polipropilene?
Il polipropilene non trattato è a circa 29-31 dyn/cm (mN/m), quasi interamente dispersiva. È al di sotto della tensione superficiale di quasi tutti gli inchiostri e adesivi, ed è per questo che il PP viene trattato a fiamma, corona o plasma prima della stampa o dell'incollaggio.
Le penne dyne sono precise quanto la misura dell'angolo di contatto?
No. Le soluzioni e le penne dyne sono verifiche di produzione rapide, ma si basano su una valutazione soggettiva della tenuta di un film per due secondi, e le penne invecchiano. La goniometria dell'angolo di contatto fornisce un valore difendibile e, con due liquidi, separa la parte polare e quella dispersiva dell'energia superficiale.
Quanto dura il trattamento al plasma o corona?
Da minuti a settimane, a seconda del polimero, dei suoi additivi e dello stoccaggio. Finestre di utilizzo tipiche dopo plasma di ossigeno o d'aria: siliconi e fluoropolimeri da minuti a ore; PP e PE da ore a pochi giorni; nylon da giorni a circa due settimane; ABS, PC, PET e PMMA da una a diverse settimane. Lo stoccaggio a temperatura elevata e gli additivi slip le accorciano. Il trattamento Pyrosil® resta tipicamente utilizzabile da settimane a mesi.
Approfondimenti
La superficie continua a non accettare inchiostro o adesivo?
Scott Sabreen risolve problemi di adesione sulle materie plastiche da oltre 30 anni. Descriva il componente, il materiale e il processo, e Le dirà dove cercare.
Altri strumenti gratuiti: Diagnostica dei difetti di adesione · Tabella di marcatura laser delle materie plastiche · Tutti gli strumenti di ingegneria
