حاسبة طاقة السطح ومستوى dyne
تحققوا مما إذا كان الحبر أو الطلاء أو المادة اللاصقة سيُرطِّب البلاستيك لديكم، وحوِّلوا قراءات زاوية التلامس إلى طاقة السطح، واطّلعوا على مستويات dyne النموذجية للبلاستيك الشائع.
هل سيحدث الترطيب؟ الركيزة مقابل الحبر أو الطلاء أو المادة اللاصقة
لا يُرطِّب السائل السطح إلا إذا كانت طاقة السطح أعلى من التوتر السطحي للسائل. القاعدة العملية: يتحقق التصاق مقبول عندما تكون طاقة سطح البلاستيك أعلى بنحو 8-10 dyn/cm من الحبر أو الطلاء أو المادة اللاصقة. اختاروا البلاستيك، أو أدخلوا مستوى dyne الذي قستموه، وما سيوضع عليه.
النتيجة · dyn/cm
تزيد طاقة السطح على التوتر السطحي للسائل بمقدار 8 dyn/cm على الأقل - وهو هامش 8-10 dyn/cm الذي يتحقق عنده عادةً التصاق مقبول. أكِّدوا ذلك بتجربة باستخدام الحبر أو الطلاء أو المادة اللاصقة الفعلية لديكم: الترطيب شرط ضروري لكنه غير كافٍ.
قد ينتشر السائل، لكن مع هامش أقل من 8-10 dyn/cm توقعوا انكماش السائل وثقوبًا دقيقة والتصاقًا ضعيفًا أو غير متسق. ارفعوا طاقة السطح بالمعالجة الأولية للسطح.
التوتر السطحي للسائل أعلى من طاقة سطح البلاستيك، لذا يتكوّر على شكل قطرات بدلًا من أن ينتشر - ولا يغيّر زمن التجفيف ولا الضغط ولا إعادة التركيب هذه المعادلة. عالِجوا السطح أولًا.
طاقة السطح المستهدفة لهذا السائل: 42 dyn/cm أو أعلى، مقيسةً وقت الطباعة أو الطلاء أو اللصق.
هل تريدون أن يراجع Scott هذه النتيجة؟
أدخلوا بريدكم الإلكتروني، ويمكنكم إضافة سطر عن القطعة. تُرسل القيم أعلاه مع رسالتكم.
شكرًا لك. وصلت رسالتك إلى سكوت وسيرد عبر البريد الإلكتروني، عادةً خلال يوم عمل واحد.
حدث خطأ ما. يرجى المراسلة مباشرةً على [email protected] .
من زاوية التلامس إلى طاقة السطح (Owens–Wendt)
تخبركم محاليل dyne بالنجاح أو الفشل. أما زوايا التلامس فتخبركم بمقدار طاقة السطح وبالجزء القطبي منها - وهو الجزء الذي تضيفه المعالجة الأولية للسطح. الماء وثنائي يودو الميثان هما الزوج المعتاد: يوفّر الماء المساهمة القطبية، وثنائي يودو الميثان غير قطبي في جوهره. تستخدم هذه الحاسبة نموذج Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK)؛ سجِّلوا النموذج مع نتيجتكم.
النتيجة · mN/m
القطبية: 2% من الإجمالي قطبي.
البولي أوليفينات غير المعالجة تشتتية بالكامل تقريبًا، وجزؤها القطبي قريب من الصفر. تضيف المعالجة بالبلازما واللهب والكورونا مجموعات قطبية إلى السطح، وهذا ما يرفع الجزء القطبي.
المعادلة وبيانات السوائل التي تستخدمها هذه الحاسبة
بكتابتها مرة لكل سائل نحصل على معادلتين بمجهولين — الجزء التشتتي (γSᵈ) والجزء القطبي (γSᵖ) لطاقة سطح المادة الصلبة. ومجموعهما هو الإجمالي. قيم السوائل (mN/m):
| السائل | الإجمالي | تشتتي | قطبي |
|---|---|---|---|
| الماء | 72.8 | 21.8 | 51 |
| ثنائي يودو الميثان (يوديد الميثيلين) | 50.8 | 50.8 | 0 |
| الفورماميد | 58 | 39 | 19 |
| الإيثيلين غليكول | 48 | 29 | 19 |
| الغليسرول | 63.4 | 37 | 26.4 |
| 1-برومونفثالين | 44.4 | 44.4 | 0 |
هل تريدون أن يراجع Scott هذه النتيجة؟
أدخلوا بريدكم الإلكتروني، ويمكنكم إضافة سطر عن القطعة. تُرسل القيم أعلاه مع رسالتكم.
شكرًا لك. وصلت رسالتك إلى سكوت وسيرد عبر البريد الإلكتروني، عادةً خلال يوم عمل واحد.
حدث خطأ ما. يرجى المراسلة مباشرةً على [email protected] .
طاقة سطح البلاستيك الشائع
طاقات السطح النموذجية للبلاستيك غير المعالج، والمعالجات الأولية المستخدمة عادةً، والمدة التي تبقى خلالها المعالجة ببلازما الأكسجين أو الهواء صالحة للاستخدام عادةً. تؤثر الدرجة والحشوات والإضافات ومادة فصل القالب والتخزين جميعها في هذه الأرقام - تعاملوا معها كنقطة انطلاق لخطة اختبار، لا كمواصفة.
| البلاستيك | طاقة السطح دون معالجة dyn/cm = mN/m | يُطبع / يُلصق دون معالجة؟ | المعالجة الأولية المعتادة | مدة صلاحية المعالجة بعد بلازما الهواء / O₂ |
|---|---|---|---|---|
| PTFE والبوليمرات الفلورية | 18-20 | لا | Pyrosil® أو بلازما الغاز البارد | من دقائق إلى ساعات |
| السيليكون | نحو 24 | لا | Pyrosil® | من دقائق إلى ساعات |
| البولي بروبيلين (PP، OPP، BOPP) | 29-31 | لا | اللهب (للقطع المقولبة)، الكورونا (للأغشية)، البلازما الجوية | من ساعات إلى بضعة أيام |
| TPO وTPE الأوليفيني | 29-31 | لا | البلازما الجوية أو بلازما اللهب | سريع - الصقوا خلال ساعات |
| البولي إيثيلين (LDPE، HDPE) | 30-31 | لا | اللهب (للقطع المقولبة)، الكورونا (للأغشية)، البلازما الجوية | من ساعات إلى بضعة أيام |
| PBT | نحو 32 | عالِجوا أولًا | البلازما الجوية أو بلازما الغاز البارد | من أيام إلى أسابيع |
| PVC الملدَّن (المرن) | 33-38 | حدّي | البلازما، ثم اللصق أو الطباعة دون تأخير | سريع |
| البوليسترين (PS) | 33-38 | بعض الأحبار | اللهب أو البلازما | — |
| الأسيتال (POM) | أقل من 36 | لا | بلازما الغاز البارد | — |
| ABS | 35-42 | غالبًا | التنظيف؛ اللهب أو البلازما الكهربائية لضمان الاتساق | من أسبوع إلى عدة أسابيع |
| الأكريليك (PMMA) | 38-41 † | غالبًا | التنظيف؛ البلازما الكهربائية (قد يُعتِّم اللهب الأسطح البصرية) | من أسبوع إلى عدة أسابيع |
| PPS | نحو 38 | لا | البلازما الجوية أو بلازما الغاز البارد؛ Pyrosil® للفترات الطويلة بين المعالجة واللصق | من أيام إلى أسابيع |
| PVC الصلب | نحو 39 | غالبًا | التنظيف؛ البلازما للمهام الصعبة | — |
| النايلون (PA 6، PA 66) | 40-46 | غالبًا (القطع الجافة) | الكورونا، أو بلازما الهواء أو البلازما الجوية، أو اللهب، أو بلازما الغاز البارد | من أيام إلى نحو أسبوعين |
| البولي إيميد | نحو 40 | بعض الأنظمة | البلازما | — |
| PEEK | 40-44 † | حدّي | بلازما الغاز البارد أو Pyrosil® | من أيام إلى أسابيع |
| البوليستر (PET) | 41-44 | بعض الأنظمة | الكورونا (للأغشية)، البلازما | من أسبوع إلى عدة أسابيع |
| البولي سلفون (PSU) | نحو 41 | غالبًا | التنظيف؛ البلازما | — |
| البولي كربونات (PC) | 42-46 | غالبًا | التنظيف؛ البلازما الكهربائية (قد يُعتِّم اللهب الأسطح البصرية) | من أسبوع إلى عدة أسابيع |
| PPO المعدَّل | نحو 47 | غالبًا | التنظيف؛ البلازما | — |
كيفية قياس طاقة السطح
محاليل وأقلام dyne (ASTM D2578)
ابدؤوا بمستوى dyne مرتفع - 60 - ومرِّروه على السطح. إذا لم يتفكك السائل إلى قطرات خلال ثانيتين، فإن طاقة السطح تساوي هذه القيمة على الأقل. وإذا تكوّر قبل ذلك، فكرِّروا الاختبار بالمستوى الأدنى التالي حتى يثبت الخط. لا تعيدوا الاختبار على البقعة نفسها أبدًا، وسجِّلوا درجة الحرارة والرطوبة، وقيسوا على امتداد القطعة لا عند نقطة واحدة، واختبروا فور المعالجة الأولية ثم مرة أخرى عند نقطة الاستخدام. تبقى المحاليل صالحة 6-12 شهرًا؛ أما الأقلام فتجف وتنحرف قراءاتها. تحتوي محاليل الاختبار على 2-إيثوكسي إيثانول والفورماميد، لذا تعاملوا معها بحذر - ويجب ألا تُجري العاملات الحوامل هذا الاختبار.
زاوية التلامس
يقيس مقياس الزوايا (goniometer) الزاوية التي تصنعها قطرة السائل مع السطح - وهي الطريقة المعتمدة حين يتعين الدفاع عن رقم. استخدموا حجم قطرة ثابتًا من بضعة ميكرولترات، وقيسوا بسرعة، وخذوا عدة قراءات. الماء وحده فحص سريع للمعالجة:
| زاوية تلامس الماء | السطح | يمثّل عادةً |
|---|---|---|
| أقل من 30° | ترطيب جيد، محب للماء | سطح معالَج جيدًا |
| 30-60° | ترطيب متوسط | بولي أوليفين معالَج، أو بوليمر قطبي غير معالَج |
| 60-90° | ترطيب ضعيف | لدائن حرارية هندسية غير معالجة؛ حدّية للّصق |
| 90-120° | لا ترطيب، كاره للماء | بولي أوليفين غير معالَج |
| أكثر من 120° | كاره للماء بشدة | بوليمر فلوري، سيليكون - أو سطح ملوث بالسيليكون |
القراءة الجيدة ليست القصة كلها
تُنشِّط المعالجة الأولية كل ما على السطح، بما في ذلك التلوث، وسيقرأ محلول dyne ملوِّثًا منشَّطًا دون أي مشكلة. إذا كان مستوى dyne جيدًا ولا تزال الوصلة تفشل، فابحثوا عن التلوث قبل رفع مستوى المعالجة - وتشرح أداة تشخيص مشكلات الالتصاق ذلك خطوةً بخطوة.
المعالجة تضمحل - قيسوا عند نقطة الاستخدام
المعالجة بالبلازما واللهب والكورونا ليست دائمة: إذ تعيد سلاسل البوليمر توجيه نفسها وتهاجر الإضافات إلى السطح. وعلى البولي أوليفين يحدث معظم الفقد في أول 24 ساعة، ويُسرِّعه التخزين الدافئ. يعرض الجدول أعلاه الفترات النموذجية للصلاحية؛ ولتحديد فتراتكم الخاصة، قيسوا القطع المعالجة بعد 0 و1 و4 و24 ساعة وبعد 3 و7 و14 و28 يومًا في ظروف التخزين الفعلية، ثم اكتبوا في مواصفة العملية أقصى زمن بين المعالجة واللصق. راجعوا كم تدوم المعالجة بالبلازما.
الأسئلة الشائعة
ما مستوى dyne الذي تحتاجونه لطباعة البلاستيك أو لصقه؟
كقاعدة عامة، يتحقق التصاق مقبول عندما تزيد طاقة سطح البلاستيك بنحو 8-10 dyn/cm على التوتر السطحي للحبر أو الطلاء أو المادة اللاصقة. ولمعظم الأحبار والمواد اللاصقة على البولي أوليفينات يعني ذلك 38-44 dyn/cm؛ وتتطلب أحبار UV النفاثة عادةً 42 أو أكثر، وتُعالَج أغشية PET إلى 46-52، وقد تحتاج الوصلات الإنشائية إلى أكثر من ذلك بكثير - النايلون 50-54 dyn/cm، وPPS مع الإيبوكسي 48-54 على الأقل. أكِّدوا القيمة بتجربة باستخدام المواد الكيميائية الفعلية لديكم.
هل dyn/cm هي نفسها mN/m؟
نعم. 1 dyn/cm يساوي 1 mN/m. مستويات dyne (dyn/cm) هي الوحدة التقليدية في الطباعة والتحويل؛ أما mN/m فهي وحدة النظام الدولي (SI) المستخدمة في قياسات زاوية التلامس.
ما طاقة سطح البولي بروبيلين؟
تبلغ طاقة سطح البولي بروبيلين غير المعالج نحو 29-31 dyn/cm (mN/m)، وهي تشتتية بالكامل تقريبًا. وهذا أقل من التوتر السطحي لجميع الأحبار والمواد اللاصقة تقريبًا، ولهذا يُعالَج PP باللهب أو الكورونا أو البلازما قبل الطباعة أو اللصق.
هل أقلام dyne بدقة قياس زاوية التلامس نفسها؟
لا. محاليل وأقلام dyne فحوص إنتاج سريعة، لكنها قراءة ذاتية لمدى ثبات الطبقة السائلة لمدة ثانيتين، كما أن الأقلام تتقادم. أما قياس زاوية التلامس بمقياس الزوايا فيعطي رقمًا يمكن الدفاع عنه، ومع سائلين اثنين يفصل بين الجزأين القطبي والتشتتي لطاقة السطح.
كم تدوم المعالجة بالبلازما أو الكورونا؟
من دقائق إلى أسابيع، تبعًا للبوليمر وإضافاته وظروف التخزين. الفترات النموذجية للصلاحية بعد المعالجة ببلازما الأكسجين أو الهواء: السيليكونات والبوليمرات الفلورية من دقائق إلى ساعات؛ PP وPE من ساعات إلى بضعة أيام؛ النايلون من أيام إلى نحو أسبوعين؛ ABS وPC وPET وPMMA من أسبوع إلى عدة أسابيع. ويُقصِّرها التخزين الدافئ وإضافات الانزلاق. أما المعالجة بـ Pyrosil® فتبقى صالحة عادةً من أسابيع إلى أشهر.
للتعمق أكثر
لا يزال السطح لا يتقبل الحبر أو المادة اللاصقة؟
يحل Scott Sabreen مشكلات الالتصاق على البلاستيك منذ أكثر من 30 عامًا. صِفوا القطعة والمادة والعملية، وسيخبركم أين تبحثون.
مزيد من الأدوات المجانية: أداة تشخيص مشكلات الالتصاق · جدول وسم البلاستيك بالليزر · جميع الأدوات الهندسية
