Test de dyne (niveau de dyne)

Test de dyne (niveau de dyne)

Points clés

• Un test de dyne encadre l'énergie de surface par paliers de 2 dyne/cm : c'est le fluide étalonné le plus élevé qui maintient un film pendant deux secondes.
• Les polyoléfines non traitées affichent 29–31 dyne/cm ; les encres et adhésifs exigent une surface supérieure de 7–10 dyne/cm à leur tension superficielle.
• Les fluides vieillissent, contaminent la pièce et dépendent du jugement visuel de l'opérateur : un niveau de dyne est une valeur de suivi, pas une valeur de qualification.
• Précisez le jeu de fluides, le chronométrage, l'échantillonnage, le lecteur et le niveau d'acceptation, faute de quoi deux usines mesureront la même pièce et ne s'accorderont pas.

Test de dyne (niveau de dyne)

Un test de dyne est un essai de mouillage dans lequel des fluides étalonnés, de tension superficielle connue, sont étalés sur une surface plastique afin de trouver le fluide le plus élevé qui maintient un film continu pendant deux secondes ; le niveau de dyne correspond à la tension superficielle de ce fluide, retenue comme énergie de surface pratique de la pièce en dyne/cm. Un dyne/cm équivaut à un mN/m ; l'ancienne unité subsiste sur les étiquettes des fluides et des stylos.

Les normes ASTM D2578 et ISO 8296 normalisent la méthode pour les films de polyoléfine ; les mêmes fluides et les mêmes réserves s'appliquent aux pièces moulées. Ce que le test rapporte est strictement une tension de mouillage : un indicateur de l'énergie de surface suffisant pour le contrôle de procédé, mais pas pour trancher un litige.

Fluides, stylos et critère des deux secondes

Les fluides de la norme ASTM D2578 sont le formamide (environ 58 dyne/cm) et le 2-éthoxyéthanol (environ 30 dyne/cm), mélangés par paliers de 2 dyne/cm de 30 à 56 ; les jeux commerciaux tels que les fluides Accu-Dyne Test montent jusqu'à 72 dyne/cm et sont colorés pour une meilleure visibilité. Ces deux solvants sont des toxiques pour la reproduction, d'où l'existence de fluides sans formamide ; ils ne sont pas interchangeables avec les mélanges ASTM, et une spécification doit donc préciser celui qui est utilisé.

Un trait fin est appliqué avec un applicateur en coton neuf ou un stylo à dyne, et l'opérateur observe le bord du film :

• Le film tient deux secondes — la surface est égale ou supérieure à cette valeur ; passez au palier supérieur sur une zone vierge.
• Le film se rompt plus tôt — la surface est inférieure à cette valeur ; passez au palier inférieur. Le niveau de dyne est le fluide le plus élevé qui tient ; la valeur réelle se situe entre deux paliers.

Les solutions avec applicateurs à usage unique sont la référence en production ; les stylos collectent les contaminations de chaque surface et perdent du solvant par évaporation, ce qui les fait dériver.

Niveaux de dyne typiques par polymère

Les valeurs concernent des surfaces propres, fraîchement moulées. Les agents de démoulage, les agents glissants et les traces de doigts donnent une lecture inférieure à celle du polymère sous-jacent : les pièces non traitées peuvent donc tester 4–6 dyne/cm sous les valeurs des manuels, et les pièces traitées peuvent retenir un film sur une contamination activée.

La règle de marge pour les encres et les adhésifs

Un liquide ne mouille un solide que si sa tension superficielle est inférieure à l'énergie de surface du solide, et ne le mouille de façon fiable qu'avec une marge couvrant la variation des deux :

Niveau de dyne minimal ≈ tension superficielle de l'encre ou de l'adhésif + 7 à 10 dyne/cm

Établissez la spécification à partir de la fiche technique du fournisseur, et non du tableau ci-dessus. Le calculateur d'énergie de surface applique la marge à n'importe quel liquide et indique si une résine, non traitée ou traitée, le mouillera.

Limites, et quand l'angle de contact est préférable

Toutes les limites ont une même origine : une personne qui juge un film de fluide qui est lui-même une variable.

• Dépendance à l'opérateur. La vitesse du trait, l'épaisseur du film et l'appréciation des « deux secondes » varient d'une personne à l'autre ; un accord à 2 dyne/cm près est bon, 4 est courant.
• Les fluides contaminent la surface. Les zones testées portent du formamide et du colorant et ne doivent être ni imprimées ni collées.
• Les fluides et les stylos vieillissent. L'évaporation et l'humidité absorbée augmentent la tension superficielle du fluide, qui donne alors une lecture trop basse ; une pointe contaminée la diminue, et la lecture est trop haute.
• Aucune décomposition polaire/dispersive. Deux surfaces à 44 dyne/cm peuvent coller différemment, et le test ne permet pas de les distinguer.
• Surfaces rugueuses ou texturées. Les canaux capillaires retiennent un film qui devrait se rompre ; les arêtes rompent un film qui devrait tenir.

La goniométrie par angle de contact est la meilleure méthode lorsque la valeur doit pouvoir être défendue : validation, litiges, collage qui défaille à un niveau de dyne acceptable, pièces texturées ou de petite taille, et séparation des composantes polaire et dispersive.

Dépannage des lectures erronées

La dernière ligne n'est pas une erreur : les polyoléfines traitées perdent plusieurs dyne/cm en quelques jours, et la durée d'efficacité du traitement plasma dépend davantage du polymère et de ses additifs que du dispositif de traitement.

Spécifier et vérifier un niveau de dyne

Un simple « minimum 42 dyne/cm » est accepté sur un site et refusé sur un autre pour les mêmes pièces. Cinq éléments le rendent applicable :

• Jeu de fluides. ASTM D2578, ISO 8296 ou une formulation commerciale désignée, avec le pas et la règle de durée de conservation ; ne mélangez jamais les résultats obtenus avec des fluides à base de formamide et sans formamide.
• Convention de chronométrage. Deux secondes à partir de la fin du trait, film intact sur une longueur donnée (25 mm est typique), applicateur et zone neufs pour chaque fluide.
• Échantillonnage. Nombre de pièces par lot, positions sur chacune (centre et bord, faces d'impression et de collage) et moment : au poste de traitement, au point d'utilisation, ou aux deux.
• Qui lit. Un opérateur formé, par rapport à une éprouvette de référence, avec un second lecteur pour tout résultat à moins d'un palier de la limite.
• Niveau d'acceptation. Tension superficielle du fournisseur plus la marge, comme minimum au point d'utilisation ; ajoutez un maximum lorsqu'un sur-traitement risque de créer une couche limite faible, qui mouille bien mais colle mal.

Ancrez la limite à la qualification par l'angle de contact sur les mêmes éprouvettes, et requalifiez en cas de changement de résine, d'additifs, de méthode de prétraitement ou d'encre.

Termes connexes et lectures

• Énergie de surface
• Angle de contact
• Calculateur d'énergie de surface
• Combien de temps dure un traitement de surface par plasma ?
• Méthodes de prétraitement de surface des polymères
• La science de la résolution des problèmes d'adhérence des plastiques

Application en production

The Sabreen Group fournit un accompagnement d'ingénierie indépendant pour les tests de dyne, la spécification de l'énergie de surface et le dépannage des défauts d'adhérence. Si vous spécifiez un procédé, qualifiez un matériau ou cherchez à résoudre un problème de production, notre équipe de services d'ingénierie peut vous aider. Contactez-nous pour discuter de votre application.

Questions fréquentes

De quel niveau de dyne un plastique a-t-il besoin avant impression ou collage ?

La tension superficielle de l'encre ou de l'adhésif plus 7–10 dyne/cm, selon la fiche technique du fournisseur et non un tableau générique. Cela place la plupart des encres solvantées à 36–42 dyne/cm, les encres à base d'eau et UV à 40–52, et les époxydes et polyuréthanes à 48–56. Les polyoléfines non traitées, à 29–31 dyne/cm, n'atteignent aucun de ces niveaux.

Un stylo à dyne est-il aussi fiable que les solutions de dyne ?

Non. La pointe en feutre d'un stylo collecte la contamination de chaque surface touchée et perd son composant volatil par évaporation ; il peut donc donner des lectures trop hautes comme trop basses en l'espace d'un mois. Les solutions avec un applicateur en coton neuf à chaque trait constituent la méthode ASTM D2578 ; les stylos servent à un contrôle rapide conforme/non conforme.

Pourquoi l'encre ou l'adhésif défaille-t-il alors que le test de dyne est conforme ?

Le plus souvent pour l'une de ces trois raisons : un contaminant activé avec le polymère mouille le fluide d'essai mais pas l'encre ; la composante polaire dont l'adhésif a besoin est faible, ce qu'un fluide de dyne ne peut pas détecter ; ou la pièce a été collée plusieurs jours après le test, une fois la dégradation survenue. L'angle de contact à deux liquides et un nouveau test au point d'utilisation permettent de les distinguer.

En quoi un test de dyne diffère-t-il d'une mesure d'angle de contact ?

Un test de dyne est un jugement conforme/non conforme à l'œil, encadré par paliers de 2 dyne/cm, qui laisse du fluide sur la pièce. L'angle de contact est une mesure instrumentale du profil d'une goutte et, avec deux liquides, il sépare l'énergie polaire de l'énergie dispersive. Les solutions de dyne conviennent au suivi poste par poste ; l'angle de contact convient à la validation et aux litiges.

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