सतह ऊर्जा और dyne स्तर कैलकुलेटर
जाँचें कि कोई इंक, कोटिंग या चिपकाने वाला पदार्थ आपके प्लास्टिक को वेट करेगा या नहीं, संपर्क-कोण रीडिंग को सतह ऊर्जा में बदलें, और आम प्लास्टिक के विशिष्ट dyne स्तर देखें।
क्या वेटिंग होगी? सब्सट्रेट बनाम इंक, कोटिंग या चिपकाने वाला पदार्थ
कोई द्रव किसी सतह को तभी वेट करता है जब सतह ऊर्जा द्रव के पृष्ठ तनाव से अधिक हो। व्यावहारिक नियम: स्वीकार्य आसंजन तब प्राप्त होता है जब प्लास्टिक इंक, कोटिंग या चिपकाने वाले पदार्थ से लगभग 8-10 dyn/cm अधिक हो। अपना प्लास्टिक चुनें, या अपना मापा हुआ dyne स्तर दर्ज करें, और चुनें कि उस पर क्या लगाया जाएगा।
परिणाम · dyn/cm
सतह ऊर्जा द्रव से कम से कम 8 dyn/cm अधिक है - यही 8-10 dyn/cm का वह मार्जिन है जिस पर सामान्यतः स्वीकार्य आसंजन प्राप्त होता है। अपनी वास्तविक इंक, कोटिंग या चिपकाने वाले पदार्थ के साथ ट्रायल करके पुष्टि करें: वेटिंग आवश्यक है, पर्याप्त नहीं।
द्रव फैल सकता है, लेकिन 8-10 dyn/cm से कम मार्जिन पर क्रॉलिंग, पिनहोल और कमज़ोर या असंगत आसंजन की अपेक्षा करें। पूर्व-उपचार से सतह ऊर्जा बढ़ाएँ।
द्रव का पृष्ठ तनाव प्लास्टिक की सतह ऊर्जा से अधिक है, इसलिए यह फैलने के बजाय बूँदों में सिमट जाता है - और सुखाने का कोई समय, दबाव या रीफ़ॉर्मुलेशन इस गणित को नहीं बदलता। पहले पूर्व-उपचार करें।
इस द्रव के लिए लक्ष्य सतह ऊर्जा: 42 dyn/cm या अधिक, जिसे प्रिंटिंग, कोटिंग या बंधन के समय मापा जाए।
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संपर्क कोण से सतह ऊर्जा (Owens–Wendt)
dyne सॉल्यूशन आपको केवल पास या फ़ेल बताते हैं। संपर्क कोण बताते हैं कि सतह ऊर्जा कितनी है और उसका कितना भाग ध्रुवीय है - यही वह भाग है जिसे पूर्व-उपचार जोड़ता है। जल और डाइआयोडोमीथेन सामान्य जोड़ी हैं: जल ध्रुवीय योगदान देता है, जबकि डाइआयोडोमीथेन लगभग पूरी तरह अध्रुवीय है। यह कैलकुलेटर Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK) मॉडल का उपयोग करता है; अपने परिणाम के साथ मॉडल का नाम भी दर्ज करें।
परिणाम · mN/m
ध्रुवीयता: कुल का 2% ध्रुवीय है।
बिना उपचार वाले पॉलीओलेफ़िन लगभग पूरी तरह डिस्पर्सिव होते हैं, और उनका ध्रुवीय भाग लगभग शून्य होता है। प्लाज़्मा, फ्लेम और कोरोना उपचार सतह पर ध्रुवीय समूह जोड़ते हैं, और यही ध्रुवीय भाग को बढ़ाता है।
इस कैलकुलेटर द्वारा प्रयुक्त समीकरण और द्रव डेटा
प्रत्येक द्रव के लिए एक बार लिखने पर यह दो अज्ञातों वाले दो समीकरण देता है — ठोस की सतह ऊर्जा के डिस्पर्सिव (γSᵈ) और ध्रुवीय (γSᵖ) भाग। इनका योग कुल सतह ऊर्जा है। द्रव मान (mN/m):
| द्रव | कुल | डिस्पर्सिव | ध्रुवीय |
|---|---|---|---|
| जल | 72.8 | 21.8 | 51 |
| डाइआयोडोमीथेन (मेथिलीन आयोडाइड) | 50.8 | 50.8 | 0 |
| फ़ॉर्मामाइड | 58 | 39 | 19 |
| एथिलीन ग्लाइकॉल | 48 | 29 | 19 |
| ग्लिसरॉल | 63.4 | 37 | 26.4 |
| 1-ब्रोमोनैफ़्थलीन | 44.4 | 44.4 | 0 |
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आम प्लास्टिक की सतह ऊर्जा
बिना उपचार वाले प्लास्टिक की विशिष्ट सतह ऊर्जा, सामान्यतः प्रयुक्त पूर्व-उपचार, और ऑक्सीजन या एयर प्लाज़्मा उपचार आमतौर पर कितने समय तक उपयोगी रहता है। ग्रेड, फ़िलर, एडिटिव्स, मोल्ड रिलीज़ और भंडारण - ये सभी इन आँकड़ों को बदलते हैं - इन्हें विनिर्देश नहीं, बल्कि परीक्षण योजना का शुरुआती बिंदु मानें।
| प्लास्टिक | बिना उपचार सतह ऊर्जा dyn/cm = mN/m | बिना उपचार प्रिंट / बंधन? | सामान्य पूर्व-उपचार | उपचार कब तक उपयोगी एयर / O₂ प्लाज़्मा के बाद |
|---|---|---|---|---|
| PTFE और फ्लोरोपॉलिमर | 18-20 | नहीं | Pyrosil® या कोल्ड गैस प्लाज़्मा | कुछ मिनट से कुछ घंटे |
| सिलिकॉन | लगभग 24 | नहीं | Pyrosil® | कुछ मिनट से कुछ घंटे |
| पॉलीप्रोपिलीन (PP, OPP, BOPP) | 29-31 | नहीं | फ्लेम (मोल्डेड पार्ट्स), कोरोना (फ़िल्म), वायुमंडलीय प्लाज़्मा | कुछ घंटे से कुछ दिन |
| TPO और ओलेफ़िनिक TPE | 29-31 | नहीं | वायुमंडलीय या फ्लेम प्लाज़्मा | तेज़ - कुछ घंटों के भीतर बंधन करें |
| पॉलीएथिलीन (LDPE, HDPE) | 30-31 | नहीं | फ्लेम (मोल्डेड पार्ट्स), कोरोना (फ़िल्म), वायुमंडलीय प्लाज़्मा | कुछ घंटे से कुछ दिन |
| PBT | लगभग 32 | पहले उपचार करें | वायुमंडलीय या कोल्ड गैस प्लाज़्मा | कुछ दिन से कुछ सप्ताह |
| PVC, प्लास्टिसाइज़्ड (लचीला) | 33-38 | सीमांत | प्लाज़्मा, फिर तुरंत बंधन या प्रिंट करें | तेज़ |
| पॉलीस्टाइरीन (PS) | 33-38 | कुछ इंक | फ्लेम या प्लाज़्मा | — |
| एसीटल (POM) | 36 से कम | नहीं | कोल्ड गैस प्लाज़्मा | — |
| ABS | 35-42 | अक्सर | सफ़ाई; एकरूपता के लिए फ्लेम या इलेक्ट्रिकल प्लाज़्मा | एक से कई सप्ताह |
| ऐक्रेलिक (PMMA) | 38-41 † | अक्सर | सफ़ाई; इलेक्ट्रिकल प्लाज़्मा (फ्लेम ऑप्टिकल सतहों को धुँधला कर सकता है) | एक से कई सप्ताह |
| PPS | लगभग 38 | नहीं | वायुमंडलीय या कोल्ड गैस प्लाज़्मा; उपचार से बंधन तक लंबे अंतराल के लिए Pyrosil® | कुछ दिन से कुछ सप्ताह |
| PVC, कठोर | लगभग 39 | अक्सर | सफ़ाई; कठिन कार्यों के लिए प्लाज़्मा | — |
| नायलॉन (PA 6, PA 66) | 40-46 | अक्सर (सूखे पार्ट्स) | कोरोना, एयर या वायुमंडलीय प्लाज़्मा, फ्लेम, कोल्ड गैस प्लाज़्मा | कुछ दिन से लगभग दो सप्ताह |
| पॉलीइमाइड | लगभग 40 | कुछ सिस्टम | प्लाज़्मा | — |
| PEEK | 40-44 † | सीमांत | कोल्ड गैस प्लाज़्मा या Pyrosil® | कुछ दिन से कुछ सप्ताह |
| पॉलीएस्टर (PET) | 41-44 | कुछ सिस्टम | कोरोना (फ़िल्म), प्लाज़्मा | एक से कई सप्ताह |
| पॉलीसल्फ़ोन (PSU) | लगभग 41 | अक्सर | सफ़ाई; प्लाज़्मा | — |
| पॉलीकार्बोनेट (PC) | 42-46 | अक्सर | सफ़ाई; इलेक्ट्रिकल प्लाज़्मा (फ्लेम ऑप्टिकल सतहों को धुँधला कर सकता है) | एक से कई सप्ताह |
| संशोधित PPO | लगभग 47 | अक्सर | सफ़ाई; प्लाज़्मा | — |
सतह ऊर्जा कैसे मापें
dyne सॉल्यूशन और पेन (ASTM D2578)
उच्च dyne स्तर - 60 - से शुरू करें और उसे सतह पर खींचें। यदि द्रव दो सेकंड के भीतर बूँदों में नहीं टूटता, तो सतह ऊर्जा कम से कम उतनी है। यदि वह इससे पहले बूँदें बना ले, तो अगले निचले स्तर के साथ दोहराएँ, जब तक कि कोई पट्टी टिकी न रहे। एक ही स्थान पर दोबारा परीक्षण कभी न करें, तापमान और आर्द्रता दर्ज करें, एक बिंदु के बजाय पूरे पार्ट पर मापें, और पूर्व-उपचार के तुरंत बाद तथा उपयोग के स्थान पर फिर से परीक्षण करें। सॉल्यूशन 6-12 महीने तक चलते हैं; पेन सूख जाते हैं और उनकी रीडिंग खिसक जाती है। परीक्षण सॉल्यूशन में 2-एथॉक्सीएथेनॉल और फ़ॉर्मामाइड होते हैं, इसलिए इन्हें सावधानी से संभालें - गर्भवती कर्मचारियों को यह परीक्षण नहीं करना चाहिए।
संपर्क कोण
गोनियोमीटर वह कोण मापता है जो द्रव की एक बूँद सतह के साथ बनाती है - जब किसी संख्या को प्रमाणित करना हो, तब इसी विधि का उपयोग करें। कुछ माइक्रोलीटर की एकसमान बूँद मात्रा रखें, जल्दी मापें, और कई रीडिंग लें। केवल जल से उपचार की त्वरित जाँच हो जाती है:
| जल संपर्क कोण | सतह | विशिष्ट उदाहरण |
|---|---|---|
| 30° से कम | अच्छी तरह वेट, जलरागी | अच्छी तरह उपचारित सतह |
| 30-60° | मध्यम रूप से वेट | उपचारित पॉलीओलेफ़िन, या बिना उपचार वाला ध्रुवीय पॉलिमर |
| 60-90° | कमज़ोर वेटिंग | बिना उपचार वाला इंजीनियरिंग थर्मोप्लास्टिक; बंधन के लिए सीमांत |
| 90-120° | वेटिंग नहीं, जलविरागी | बिना उपचार वाला पॉलीओलेफ़िन |
| 120° से अधिक | अत्यधिक जलविरागी | फ्लोरोपॉलिमर, सिलिकॉन - या सिलिकॉन से संदूषित सतह |
अच्छी रीडिंग पूरी कहानी नहीं है
पूर्व-उपचार सतह पर मौजूद हर चीज़ को सक्रिय कर देता है, संदूषण को भी, और dyne सॉल्यूशन सक्रिय हुए संदूषक को भी आराम से अच्छी रीडिंग दे देगा। यदि dyne स्तर अच्छा है और बंधन फिर भी विफल होता है, तो उपचार का स्तर बढ़ाने से पहले संदूषण खोजें - आसंजन विफलता ट्रबलशूटर इसकी पूरी प्रक्रिया बताता है।
उपचार का प्रभाव घटता है - उपयोग के स्थान पर मापें
प्लाज़्मा, फ्लेम और कोरोना उपचार स्थायी नहीं है: पॉलिमर श्रृंखलाएँ पुनः अभिविन्यस्त होती हैं और एडिटिव्स सतह पर माइग्रेट करते हैं। पॉलीओलेफ़िन पर अधिकांश कमी पहले 24 घंटों में होती है, और गर्म भंडारण इसे तेज़ कर देता है। ऊपर दी गई तालिका विशिष्ट उपयोगी अवधि बताती है; अपनी अवधि तय करने के लिए उपचारित पार्ट्स को वास्तविक भंडारण स्थितियों में 0, 1, 4 और 24 घंटे पर तथा 3, 7, 14 और 28 दिन पर मापें, फिर प्रोसेस विनिर्देश में उपचार से बंधन तक का अधिकतम समय लिखें। देखें: प्लाज़्मा उपचार कितने समय तक टिकता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्लास्टिक पर प्रिंटिंग या बंधन के लिए मुझे कितने dyne स्तर की आवश्यकता है?
सामान्य नियम के अनुसार, स्वीकार्य आसंजन तब प्राप्त होता है जब प्लास्टिक की सतह ऊर्जा इंक, कोटिंग या चिपकाने वाले पदार्थ के पृष्ठ तनाव से लगभग 8-10 dyn/cm अधिक हो। पॉलीओलेफ़िन पर अधिकांश इंक और चिपकाने वाले पदार्थों के लिए इसका अर्थ 38-44 dyn/cm है; UV इंकजेट इंक को आमतौर पर 42 या अधिक चाहिए, PET फ़िल्म का उपचार 46-52 तक किया जाता है, और स्ट्रक्चरल बंधनों को इससे कहीं अधिक की आवश्यकता हो सकती है - नायलॉन 50-54 dyn/cm, एपॉक्सी के साथ PPS कम से कम 48-54। अपनी वास्तविक केमिस्ट्री के साथ ट्रायल करके इस आँकड़े की पुष्टि करें।
क्या dyn/cm और mN/m एक ही हैं?
हाँ। 1 dyn/cm, 1 mN/m के बराबर है। dyne स्तर (dyn/cm) प्रिंटिंग और कन्वर्टिंग की पारंपरिक इकाई है; mN/m संपर्क-कोण कार्य में प्रयुक्त SI इकाई है।
पॉलीप्रोपिलीन की सतह ऊर्जा कितनी होती है?
बिना उपचार वाला पॉलीप्रोपिलीन लगभग 29-31 dyn/cm (mN/m) होता है, जो लगभग पूरी तरह डिस्पर्सिव है। यह लगभग हर इंक और चिपकाने वाले पदार्थ के पृष्ठ तनाव से कम है, इसीलिए प्रिंटिंग या बंधन से पहले PP का फ्लेम, कोरोना या प्लाज़्मा उपचार किया जाता है।
क्या dyne पेन संपर्क कोण मापन जितने सटीक हैं?
नहीं। dyne सॉल्यूशन और पेन उत्पादन में त्वरित जाँच के साधन हैं, लेकिन इनसे यह केवल व्यक्तिपरक आकलन होता है कि कोई फ़िल्म दो सेकंड तक टिकती है या नहीं, और पेन समय के साथ पुराने हो जाते हैं। संपर्क कोण गोनियोमेट्री ऐसी संख्या देती है जिसे आप प्रमाणित कर सकते हैं, और दो द्रवों के साथ यह सतह ऊर्जा के ध्रुवीय और डिस्पर्सिव भागों को अलग कर देती है।
प्लाज़्मा या कोरोना उपचार कितने समय तक टिकता है?
पॉलिमर, उसके एडिटिव्स और भंडारण के अनुसार कुछ मिनटों से कुछ सप्ताह तक। ऑक्सीजन या एयर प्लाज़्मा के बाद विशिष्ट उपयोगी अवधि: सिलिकॉन और फ्लोरोपॉलिमर - कुछ मिनट से कुछ घंटे; PP और PE - कुछ घंटे से कुछ दिन; नायलॉन - कुछ दिन से लगभग दो सप्ताह; ABS, PC, PET और PMMA - एक से कई सप्ताह। गर्म भंडारण और स्लिप एडिटिव्स इस अवधि को छोटा कर देते हैं। Pyrosil® उपचार आमतौर पर कुछ सप्ताह से कुछ महीनों तक उपयोगी रहता है।
और गहराई से जानें
सतह अब भी इंक या चिपकाने वाला पदार्थ स्वीकार नहीं कर रही?
Scott Sabreen 30 से अधिक वर्षों से प्लास्टिक पर आसंजन की समस्याएँ हल कर रहे हैं। पार्ट, सामग्री और प्रक्रिया का विवरण दें, और वे आपको बताएँगे कि कहाँ देखना है।
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