เครื่องมือวิศวกรรม

เครื่องคำนวณพลังงานพื้นผิวและระดับ dyne

ตรวจสอบว่าหมึก สารเคลือบ หรือกาวจะเปียกผิวพลาสติกได้หรือไม่ แปลงค่ามุมสัมผัสที่วัดได้เป็นพลังงานพื้นผิว และค้นหาระดับ dyne ทั่วไปของพลาสติกที่ใช้กันแพร่หลาย

เปียกผิวได้หรือไม่? วัสดุรองรับเทียบกับหมึก สารเคลือบ หรือกาว

ของเหลวจะเปียกผิวได้ก็ต่อเมื่อพลังงานพื้นผิวสูงกว่าแรงตึงผิวของของเหลว หลักปฏิบัติคือ การยึดเกาะที่ยอมรับได้จะเกิดขึ้นเมื่อพลาสติกมีค่าสูงกว่าหมึก สารเคลือบ หรือกาวประมาณ 8-10 dyn/cm เลือกพลาสติกหรือป้อนระดับ dyne ที่วัดได้ แล้วเลือกสิ่งที่จะนำไปใช้บนผิว

1. พลาสติก
หรือ
ค่าที่วัดได้ (ปากกาทดสอบ dyne หรือมุมสัมผัส) ดีกว่าค่าทั่วไปเสมอ — เกรดที่ผ่านการปรับสภาพ เกรดที่มีสารตัวเติม และเกรดรีไซเคิลมีค่าแตกต่างกันมาก
2. สิ่งที่จะนำไปใช้บนผิว
หรือ
ค่าที่แสดงเป็นค่าทั่วไป เอกสารข้อมูลทางเทคนิค (TDS) ของผู้จำหน่ายให้ค่าแรงตึงผิวที่แท้จริง ควรใช้ค่านั้นเมื่อมีข้อมูล

ผลลัพธ์ · dyn/cm

29พื้นผิว: PP
32ของเหลว
-3ส่วนต่าง (เป้าหมาย +10)
ไม่เปียกผิว

แรงตึงผิวของของเหลวสูงกว่าพลังงานพื้นผิวของพลาสติก ของเหลวจึงจับตัวเป็นหยดแทนที่จะแผ่กระจาย และไม่ว่าจะเพิ่มเวลาแห้ง แรงกด หรือปรับสูตรอย่างไรก็เปลี่ยนตัวเลขนี้ไม่ได้ ต้องปรับสภาพพื้นผิวก่อน

พลังงานพื้นผิวเป้าหมายสำหรับของเหลวนี้: 42 dyn/cm ขึ้นไป โดยวัด ณ เวลาที่พิมพ์ เคลือบ หรือยึดติด

PP: PP ที่ไม่ผ่านการปรับสภาพมีค่าประมาณ 29-31 dyn/cm ซึ่งต่ำกว่าหมึกและกาวเกือบทุกชนิด การปรับสภาพพื้นผิวจึงแทบเป็นข้อบังคับ ค่าเป้าหมายทั่วไปคือ 38-44 dyn/cm เกรดที่มีสารเพิ่มความลื่นอาจสูญเสียผลการปรับสภาพส่วนใหญ่ภายใน 24 ชั่วโมง

ต้องการให้ Scott ตรวจดูผลลัพธ์นี้หรือไม่

กรอกอีเมล และหากต้องการ เพิ่มรายละเอียดสั้น ๆ เกี่ยวกับชิ้นงาน ค่าตัวเลขด้านบนจะถูกส่งไปพร้อมข้อความ

แปลงมุมสัมผัสเป็นพลังงานพื้นผิว (Owens–Wendt)

น้ำยาทดสอบ dyne บอกได้เพียงว่าผ่านหรือไม่ผ่าน มุมสัมผัสบอกได้ว่ามีพลังงานพื้นผิวเท่าใด และมีส่วนที่เป็นเชิงขั้วมากเพียงใด ซึ่งเป็นส่วนที่การปรับสภาพพื้นผิวเพิ่มเข้าไป น้ำและไดไอโอโดมีเทนเป็นคู่ของเหลวที่ใช้กันทั่วไป โดยน้ำให้ส่วนเชิงขั้ว ส่วนไดไอโอโดมีเทนแทบไม่มีขั้ว เครื่องคำนวณนี้ใช้แบบจำลอง Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK) ควรบันทึกชื่อแบบจำลองไว้พร้อมผลลัพธ์

ของเหลวทดสอบ 1 (ของเหลวมีขั้ว)
ของเหลวทดสอบ 2 (ของเหลวไม่มีขั้ว)
ใช้ค่าเฉลี่ยจากอย่างน้อยห้าหยดต่อของเหลวหนึ่งชนิด โดยวัดบนพื้นผิวเดียวกัน

ผลลัพธ์ · mN/m

35รวม
34.3ส่วนแบบกระจาย
0.7ส่วนเชิงขั้ว

สภาพขั้ว: 2% ของพลังงานพื้นผิวทั้งหมดเป็นส่วนเชิงขั้ว

พอลิโอเลฟินที่ไม่ผ่านการปรับสภาพมีพลังงานพื้นผิวเกือบทั้งหมดเป็นส่วนแบบกระจาย โดยส่วนเชิงขั้วใกล้ศูนย์ การปรับสภาพด้วยพลาสมา เปลวไฟ และโคโรนาจะเติมหมู่มีขั้วลงบนพื้นผิว ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้ส่วนเชิงขั้วสูงขึ้น

สมการและข้อมูลของเหลวที่เครื่องคำนวณนี้ใช้
γL (1 + cos θ) / 2 = √(γSᵈ · γLᵈ) + √(γSᵖ · γLᵖ)

เมื่อเขียนสมการนี้สำหรับของเหลวแต่ละชนิด จะได้สองสมการที่มีตัวแปรไม่ทราบค่าสองตัว — คือส่วนแบบกระจาย (γSᵈ) และส่วนเชิงขั้ว (γSᵖ) ของพลังงานพื้นผิวของของแข็ง ผลรวมของทั้งสองคือค่ารวม ค่าของของเหลว (mN/m):

ของเหลวรวมแบบกระจายเชิงขั้ว
น้ำ72.821.851
ไดไอโอโดมีเทน (เมทิลีนไอโอไดด์)50.850.80
ฟอร์มาไมด์583919
เอทิลีนไกลคอล482919
กลีเซอรอล63.43726.4
1-โบรโมแนฟทาลีน44.444.40

ต้องการให้ Scott ตรวจดูผลลัพธ์นี้หรือไม่

กรอกอีเมล และหากต้องการ เพิ่มรายละเอียดสั้น ๆ เกี่ยวกับชิ้นงาน ค่าตัวเลขด้านบนจะถูกส่งไปพร้อมข้อความ

พลังงานพื้นผิวของพลาสติกทั่วไป

พลังงานพื้นผิวทั่วไปของพลาสติกที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ วิธีการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้กันตามปกติ และระยะเวลาโดยทั่วไปที่ผลการปรับสภาพด้วยพลาสมาออกซิเจนหรือพลาสมาอากาศยังใช้งานได้ เกรด สารตัวเติม สารเติมแต่ง สารปลดแบบ และการจัดเก็บล้วนทำให้ตัวเลขเหล่านี้เปลี่ยนไป ให้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของแผนการทดสอบ ไม่ใช่ข้อกำหนด

ค่าพลังงานพื้นผิวมาจากข้อมูลที่ Sabreen เผยแพร่; † = ค่าทั่วไปจากเอกสารอ้างอิงในกรณีที่ Sabreen ไม่ได้เผยแพร่ค่าไว้ เครื่องคำนวณใช้ค่าต่ำสุดของแต่ละช่วง 1 dyn/cm = 1 mN/m
พลาสติก พลังงานพื้นผิวก่อนปรับสภาพ dyn/cm = mN/m พิมพ์ / ยึดติดได้โดยไม่ปรับสภาพ? การปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้ทั่วไป ผลการปรับสภาพใช้งานได้นาน หลังพลาสมาอากาศ / O₂
PTFE และฟลูออโรพอลิเมอร์ 18-20 ไม่ได้ Pyrosil® หรือพลาสมาแก๊สเย็น หลายนาทีถึงหลายชั่วโมง
ซิลิโคน ประมาณ 24 ไม่ได้ Pyrosil® หลายนาทีถึงหลายชั่วโมง
พอลิโพรพิลีน (PP, OPP, BOPP) 29-31 ไม่ได้ เปลวไฟ (ชิ้นงานฉีดขึ้นรูป), โคโรนา (ฟิล์ม), พลาสมาความดันบรรยากาศ หลายชั่วโมงถึงไม่กี่วัน
TPO และ TPE กลุ่มโอเลฟิน 29-31 ไม่ได้ พลาสมาความดันบรรยากาศหรือเฟลมพลาสมา เร็ว - ควรยึดติดภายในไม่กี่ชั่วโมง
พอลิเอทิลีน (LDPE, HDPE) 30-31 ไม่ได้ เปลวไฟ (ชิ้นงานฉีดขึ้นรูป), โคโรนา (ฟิล์ม), พลาสมาความดันบรรยากาศ หลายชั่วโมงถึงไม่กี่วัน
PBT ประมาณ 32 ต้องปรับสภาพก่อน พลาสมาความดันบรรยากาศหรือพลาสมาแก๊สเย็น หลายวันถึงหลายสัปดาห์
PVC ชนิดผสมพลาสติไซเซอร์ (ชนิดอ่อน) 33-38 ก้ำกึ่ง พลาสมา แล้วยึดติดหรือพิมพ์โดยเร็ว เร็ว
พอลิสไตรีน (PS) 33-38 หมึกบางชนิด เปลวไฟหรือพลาสมา —
อะซีทัล (POM) ต่ำกว่า 36 ไม่ได้ พลาสมาแก๊สเย็น —
ABS 35-42 บ่อยครั้ง ทำความสะอาด; เปลวไฟหรือพลาสมาไฟฟ้าเพื่อความสม่ำเสมอ หนึ่งถึงหลายสัปดาห์
อะคริลิก (PMMA) 38-41 † บ่อยครั้ง ทำความสะอาด; พลาสมาไฟฟ้า (เปลวไฟอาจทำให้ผิวงานออปติกขุ่นมัว) หนึ่งถึงหลายสัปดาห์
PPS ประมาณ 38 ไม่ได้ พลาสมาความดันบรรยากาศหรือพลาสมาแก๊สเย็น; Pyrosil® เมื่อต้องเว้นระยะนานระหว่างการปรับสภาพถึงการยึดติด หลายวันถึงหลายสัปดาห์
PVC ชนิดแข็ง ประมาณ 39 บ่อยครั้ง ทำความสะอาด; พลาสมาสำหรับงานที่มีข้อกำหนดสูง —
ไนลอน (PA 6, PA 66) 40-46 บ่อยครั้ง (ชิ้นงานแห้ง) โคโรนา, พลาสมาอากาศหรือพลาสมาความดันบรรยากาศ, เปลวไฟ, พลาสมาแก๊สเย็น หลายวันถึงประมาณสองสัปดาห์
พอลิอิไมด์ ประมาณ 40 บางระบบ พลาสมา —
PEEK 40-44 † ก้ำกึ่ง พลาสมาแก๊สเย็นหรือ Pyrosil® หลายวันถึงหลายสัปดาห์
พอลิเอสเทอร์ (PET) 41-44 บางระบบ โคโรนา (ฟิล์ม), พลาสมา หนึ่งถึงหลายสัปดาห์
พอลิซัลโฟน (PSU) ประมาณ 41 บ่อยครั้ง ทำความสะอาด; พลาสมา —
พอลิคาร์บอเนต (PC) 42-46 บ่อยครั้ง ทำความสะอาด; พลาสมาไฟฟ้า (เปลวไฟอาจทำให้ผิวงานออปติกขุ่นมัว) หนึ่งถึงหลายสัปดาห์
PPO ดัดแปร ประมาณ 47 บ่อยครั้ง ทำความสะอาด; พลาสมา —

วิธีวัดพลังงานพื้นผิว

น้ำยาและปากกาทดสอบ dyne (ASTM D2578)

เริ่มจากระดับ dyne สูง คือ 60 แล้วลากผ่านพื้นผิว หากของเหลวไม่แตกตัวเป็นหยดภายในสองวินาที แสดงว่าพลังงานพื้นผิวมีค่าอย่างน้อยเท่ากับระดับนั้น หากจับตัวเป็นหยดเร็วกว่านั้น ให้ทดสอบซ้ำด้วยระดับที่ต่ำลงถัดไปจนกว่าแถบของเหลวจะคงตัว ห้ามทดสอบซ้ำที่จุดเดิม บันทึกอุณหภูมิและความชื้น วัดหลายตำแหน่งทั่วชิ้นงานแทนการวัดเพียงจุดเดียว และทดสอบทันทีหลังการปรับสภาพพื้นผิวและอีกครั้ง ณ จุดใช้งาน น้ำยาทดสอบเก็บได้ 6-12 เดือน ส่วนปากกาจะแห้งและให้ค่าคลาดเคลื่อน น้ำยาทดสอบมี 2-เอทอกซีเอทานอลและฟอร์มาไมด์ จึงต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง และพนักงานที่ตั้งครรภ์ไม่ควรทำการทดสอบนี้

มุมสัมผัส

โกนิโอมิเตอร์วัดมุมที่หยดของเหลวทำกับพื้นผิว ซึ่งเป็นวิธีที่ควรใช้เมื่อต้องการตัวเลขที่ยืนยันได้อย่างมีหลักฐาน ใช้ปริมาตรหยดที่สม่ำเสมอเพียงไม่กี่ไมโครลิตร วัดอย่างรวดเร็ว และอ่านค่าหลายครั้ง การใช้น้ำเพียงอย่างเดียวเป็นวิธีตรวจสอบผลการปรับสภาพแบบรวดเร็ว:

มุมสัมผัสของน้ำพื้นผิวพบได้ทั่วไปใน
ต่ำกว่า 30°เปียกผิวดี ชอบน้ำพื้นผิวที่ผ่านการปรับสภาพอย่างดี
30-60°เปียกผิวปานกลางพอลิโอเลฟินที่ผ่านการปรับสภาพ หรือพอลิเมอร์มีขั้วที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ
60-90°เปียกผิวได้น้อยเทอร์โมพลาสติกวิศวกรรมที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ; ก้ำกึ่งสำหรับการยึดติด
90-120°ไม่เปียกผิว ไม่ชอบน้ำพอลิโอเลฟินที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ
สูงกว่า 120°ไม่ชอบน้ำอย่างมากฟลูออโรพอลิเมอร์ ซิลิโคน หรือพื้นผิวที่ปนเปื้อนซิลิโคน

ค่าที่อ่านได้ดีไม่ได้บอกทุกอย่าง

การปรับสภาพพื้นผิวกระตุ้นทุกสิ่งที่อยู่บนพื้นผิว รวมถึงสารปนเปื้อน และน้ำยาทดสอบ dyne ก็อ่านค่าสารปนเปื้อนที่ถูกกระตุ้นได้อย่างไม่มีปัญหา หากระดับ dyne ดีแต่การยึดติดยังล้มเหลว ให้ตรวจหาการปนเปื้อนก่อนเพิ่มระดับการปรับสภาพ โดยเครื่องมือวิเคราะห์ปัญหาการยึดเกาะจะแนะนำขั้นตอนไว้ทีละข้อ

ผลการปรับสภาพเสื่อมลงตามเวลา - วัด ณ จุดใช้งาน

การปรับสภาพด้วยพลาสมา เปลวไฟ และโคโรนาไม่ถาวร เนื่องจากสายโซ่พอลิเมอร์จัดเรียงตัวใหม่และสารเติมแต่งเคลื่อนตัวขึ้นสู่ผิว สำหรับพอลิโอเลฟิน การสูญเสียส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน 24 ชั่วโมงแรก และการจัดเก็บในที่อุ่นจะเร่งให้เร็วขึ้น ตารางข้างต้นแสดงช่วงเวลาที่ใช้งานได้โดยทั่วไป หากต้องการกำหนดค่าเฉพาะของกระบวนการ ให้วัดชิ้นงานที่ผ่านการปรับสภาพที่ 0, 1, 4 และ 24 ชั่วโมง และที่ 3, 7, 14 และ 28 วัน ภายใต้สภาวะการจัดเก็บจริง แล้วระบุระยะเวลาสูงสุดจากการปรับสภาพถึงการยึดติดไว้ในข้อกำหนดกระบวนการ ดูเพิ่มเติม: ผลการปรับสภาพด้วยพลาสมาอยู่ได้นานเท่าใด

คำถามที่พบบ่อย

การพิมพ์หรือการยึดติดพลาสติกต้องใช้ระดับ dyne เท่าใด?

ตามหลักทั่วไป การยึดเกาะที่ยอมรับได้จะเกิดขึ้นเมื่อพลังงานพื้นผิวของพลาสติกสูงกว่าแรงตึงผิวของหมึก สารเคลือบ หรือกาวประมาณ 8-10 dyn/cm สำหรับหมึกและกาวส่วนใหญ่บนพอลิโอเลฟิน หมายถึง 38-44 dyn/cm หมึกอิงก์เจ็ทแบบ UV โดยทั่วไปต้องการ 42 ขึ้นไป ฟิล์ม PET ปรับสภาพให้ได้ 46-52 และการยึดติดเชิงโครงสร้างอาจต้องการสูงกว่านั้นมาก เช่น ไนลอน 50-54 dyn/cm และ PPS กับอีพ็อกซีอย่างน้อย 48-54 ควรยืนยันตัวเลขด้วยการทดลองกับสารเคมีที่ใช้จริง

dyn/cm เท่ากับ mN/m หรือไม่?

ใช่ 1 dyn/cm เท่ากับ 1 mN/m ระดับ dyne (dyn/cm) เป็นหน่วยดั้งเดิมในงานพิมพ์และงานแปรรูปวัสดุ ส่วน mN/m เป็นหน่วย SI ที่ใช้ในงานวัดมุมสัมผัส

พลังงานพื้นผิวของพอลิโพรพิลีนเป็นเท่าใด?

พอลิโพรพิลีนที่ไม่ผ่านการปรับสภาพมีค่าประมาณ 29-31 dyn/cm (mN/m) ซึ่งเกือบทั้งหมดเป็นส่วนแบบกระจาย ค่านี้ต่ำกว่าแรงตึงผิวของหมึกและกาวเกือบทุกชนิด PP จึงต้องผ่านการปรับสภาพด้วยเปลวไฟ โคโรนา หรือพลาสมาก่อนการพิมพ์หรือการยึดติด

ปากกาทดสอบ dyne แม่นยำเท่าการวัดมุมสัมผัสหรือไม่?

ไม่ น้ำยาและปากกาทดสอบ dyne เป็นการตรวจสอบในสายการผลิตที่รวดเร็ว แต่เป็นการอ่านผลเชิงอัตวิสัยว่าฟิล์มของเหลวคงตัวได้สองวินาทีหรือไม่ และปากกาจะเสื่อมตามอายุ การวัดมุมสัมผัสด้วยโกนิโอมิเตอร์ให้ตัวเลขที่ยืนยันได้อย่างมีหลักฐาน และเมื่อใช้ของเหลวสองชนิดจะแยกส่วนเชิงขั้วและส่วนแบบกระจายของพลังงานพื้นผิวออกจากกันได้

การปรับสภาพด้วยพลาสมาหรือโคโรนาอยู่ได้นานเท่าใด?

ตั้งแต่หลายนาทีถึงหลายสัปดาห์ ขึ้นอยู่กับพอลิเมอร์ สารเติมแต่ง และการจัดเก็บ ช่วงเวลาที่ใช้งานได้โดยทั่วไปหลังการปรับสภาพด้วยพลาสมาออกซิเจนหรือพลาสมาอากาศ: ซิลิโคนและฟลูออโรพอลิเมอร์หลายนาทีถึงหลายชั่วโมง; PP และ PE หลายชั่วโมงถึงไม่กี่วัน; ไนลอนหลายวันถึงประมาณสองสัปดาห์; ABS, PC, PET และ PMMA หนึ่งถึงหลายสัปดาห์ การจัดเก็บในที่อุ่นและสารเพิ่มความลื่นทำให้ช่วงเวลาสั้นลง ส่วนการปรับสภาพด้วย Pyrosil® โดยทั่วไปใช้งานได้นานหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน

พื้นผิวยังไม่รับหมึกหรือกาวใช่หรือไม่?

Scott Sabreen แก้ปัญหาการยึดเกาะบนพลาสติกมานานกว่า 30 ปี เพียงอธิบายชิ้นงาน วัสดุ และกระบวนการ แล้ว Scott จะชี้ว่าควรตรวจสอบที่จุดใด

ปรึกษา Scott Sabreen
Scott Sabreen

Scott Sabreen
ประธานและหัวหน้าวิศวกร
ประสบการณ์มากกว่า 30 ปี

อธิบายปัญหาของคุณสั้น ๆ สองประโยค Scott Sabreen ตอบกลับด้วยตนเอง โดยปกติภายในหนึ่งวันทำการ

ส่งสำเร็จแล้ว

ขอบคุณ Scott ได้รับข้อความของคุณแล้วและจะตอบกลับทางอีเมล โดยปกติภายในหนึ่งวันทำการ

เราได้รับคำขอของคุณแล้ว

เราได้รับคำขอของคุณแล้ว และจะติดต่อกลับโดยเร็ว

🌐 ไทย ▴