Test delle dyne (livello dyne)

Test delle dyne (livello dyne)

Punti chiave

• Il test delle dyne individua l'energia superficiale per intervalli di 2 dyne/cm: è il fluido tarato più alto che mantiene un film continuo per due secondi.
• Le poliolefine non trattate misurano 29–31 dyne/cm; inchiostri e adesivi richiedono una superficie superiore di 7–10 dyne/cm alla loro tensione superficiale.
• I fluidi invecchiano, contaminano il pezzo e dipendono dall'occhio dell'operatore: il livello dyne è un valore di monitoraggio, non di qualifica.
• Specifichi serie di fluidi, tempistica, campionamento, operatore e livello di accettazione, altrimenti due stabilimenti misureranno lo stesso pezzo con risultati discordanti.

Test delle dyne (livello dyne)

Il test delle dyne è una prova di bagnabilità in cui fluidi tarati, di tensione superficiale nota, vengono stesi sulla superficie di una materia plastica per individuare il fluido più alto che mantiene un film continuo per due secondi; il livello dyne è la tensione superficiale di quel fluido, assunta come energia superficiale pratica del pezzo in dyne/cm. Una dyne/cm equivale a un mN/m; la vecchia unità resta sulle etichette di fluidi e penne.

ASTM D2578 e ISO 8296 normalizzano il metodo per film di poliolefina; gli stessi fluidi e le stesse avvertenze valgono per i pezzi stampati. Ciò che il test riporta è, a rigore, una tensione di bagnatura: un indicatore dell'energia superficiale sufficiente per il controllo di processo, ma non per una controversia.

Fluidi, penne e criterio dei due secondi

I fluidi ASTM D2578 sono formammide (circa 58 dyne/cm) e 2-etossietanolo (circa 30 dyne/cm) miscelati a passi di 2 dyne/cm da 30 a 56; le serie commerciali come i fluidi Accu-Dyne Test arrivano a 72 dyne/cm e sono colorate per migliorarne la visibilità. Entrambi i solventi sono tossici per la riproduzione, per cui esistono fluidi privi di formammide; non sono intercambiabili con le miscele ASTM, quindi una specifica deve indicare quale è in uso.

Si applica un sottile tratto con un applicatore di cotone nuovo o con una penna dyne e l'operatore osserva il bordo del film:

• Il film resiste per due secondi — la superficie è pari o superiore a quel valore; salga di un passo su un'area pulita.
• Il film si rompe prima — la superficie è inferiore; scenda di un passo. Il livello dyne è il fluido più alto che resiste; il valore reale si colloca tra due passi.

Le soluzioni con applicatori monouso sono lo standard di produzione; le penne raccolgono contaminazione da ogni superficie e perdono solvente per evaporazione, quindi derivano.

Livelli dyne tipici per polimero

I valori si riferiscono a superfici pulite e appena stampate. Distaccanti, agenti scivolanti e impronte digitali misurano meno del polimero sottostante, per cui i pezzi non trattati possono risultare 4–6 dyne/cm sotto i valori di riferimento, mentre quelli trattati possono mantenere un film su contaminazione attivata.

La regola del margine per inchiostri e adesivi

Un liquido bagna un solido solo quando la sua tensione superficiale è inferiore all'energia superficiale del solido, e lo bagna in modo affidabile solo con un margine che copra la variabilità di entrambi:

Livello dyne minimo ≈ tensione superficiale dell'inchiostro o dell'adesivo + 7–10 dyne/cm

Costruisca la specifica a partire dalla scheda tecnica del fornitore, non dalla riga qui sopra. Il calcolatore di energia superficiale applica il margine a qualsiasi liquido e indica se una resina, non trattata o trattata, lo bagnerà.

Limiti e quando l'angolo di contatto è preferibile

Ogni limite nasce da un'unica causa: una persona che valuta il film di un fluido che è a sua volta una variabile.

• Dipendenza dall'operatore. Velocità del tratto, spessore del film e giudizio sui «due secondi» variano da persona a persona; uno scarto entro 2 dyne/cm è buono, 4 è frequente.
• I fluidi contaminano la superficie. Le aree testate portano formammide e colorante e non devono essere stampate né incollate.
• Fluidi e penne invecchiano. L'evaporazione e l'umidità assorbita aumentano la tensione superficiale del fluido, che quindi legge un valore troppo basso; una punta contaminata la riduce, e il valore risulta troppo alto.
• Nessuna scomposizione polare/dispersiva. Due superfici a 44 dyne/cm possono incollare in modo diverso e il test non è in grado di distinguerle.
• Superfici rugose o testurizzate. I canali capillari trattengono un film che dovrebbe rompersi; le creste rompono un film che dovrebbe resistere.

La goniometria dell'angolo di contatto è il metodo migliore quando il valore deve essere difeso: validazione, controversie, un incollaggio che cede a un livello dyne accettabile, pezzi testurizzati o piccoli, e separazione delle componenti polare e dispersiva.

Risoluzione dei problemi di lettura errata

L'ultima riga non è un errore: le poliolefine trattate perdono alcune dyne/cm nell'arco di pochi giorni, e la durata del trattamento al plasma dipende più dal polimero e dai suoi additivi che dal trattatore.

Specifica e verifica di un livello dyne

«Minimo 42 dyne/cm» da solo è superato in uno stabilimento e fallito in un altro sugli stessi pezzi. Cinque elementi lo rendono applicabile:

• Serie di fluidi. ASTM D2578, ISO 8296 o una formulazione commerciale indicata per nome, con passo e regola di durata a magazzino; non si mescolino mai risultati con formammide e senza formammide.
• Convenzione di tempo. Due secondi dalla fine del tratto, film integro su una lunghezza dichiarata (25 mm è tipico), applicatore e area nuovi per ogni fluido.
• Campionamento. Pezzi per lotto, posizioni su ciascuno (centro e bordo, facce di stampa e di incollaggio) e momento: al trattatore, al punto d'uso, o entrambi.
• Chi legge. Un operatore addestrato rispetto a un provino di riferimento, con un secondo lettore per ogni risultato entro un passo dal limite.
• Livello di accettazione. Tensione superficiale del fornitore più il margine, come minimo al punto d'uso; aggiunga un massimo dove un trattamento eccessivo rischia di creare uno strato limite debole che bagna bene e incolla male.

Ancori il limite in fase di qualifica con l'angolo di contatto sugli stessi provini e riconvalidi quando cambiano resina, additivi, metodo di pretrattamento o inchiostro.

Termini correlati e letture

• Energia superficiale
• Angolo di contatto
• Calcolatore di energia superficiale
• Quanto dura il trattamento superficiale al plasma?
• Metodi di pretrattamento superficiale dei polimeri
• La scienza della risoluzione dei problemi di adesione delle materie plastiche

Applicazione in produzione

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Domande frequenti

Quale livello dyne serve a una materia plastica prima della stampa o dell'incollaggio?

La tensione superficiale dell'inchiostro o dell'adesivo più 7–10 dyne/cm, ricavata dalla scheda tecnica del fornitore e non da una tabella generica. Ciò porta la maggior parte degli inchiostri a solvente a 36–42 dyne/cm, quelli a base acqua e UV a 40–52, e resine epossidiche e poliuretani a 48–56. Le poliolefine non trattate a 29–31 dyne/cm non raggiungono nessuno di questi valori.

Una penna dyne è affidabile quanto le soluzioni dyne?

No. La punta in feltro della penna raccoglie contaminazione da ogni superficie che tocca e perde la componente volatile per evaporazione, quindi può leggere troppo alto o troppo basso nell'arco di un mese. Le soluzioni con un applicatore di cotone nuovo per ogni tratto costituiscono il metodo ASTM D2578; le penne servono per un rapido controllo go/no-go.

Perché inchiostro o adesivo cedono anche quando il test delle dyne è superato?

Di solito per uno di tre motivi: un contaminante attivato insieme al polimero bagna il fluido di prova ma non l'inchiostro; la componente polare necessaria all'adesivo è bassa, cosa che un fluido dyne non può rilevare; oppure il pezzo è stato incollato giorni dopo il test, a decadimento avvenuto. L'angolo di contatto con due liquidi e un nuovo test al punto d'uso permettono di distinguerli.

In cosa il test delle dyne differisce dalla misura dell'angolo di contatto?

Il test delle dyne è un giudizio a vista di tipo passa/non passa, con intervalli di 2 dyne/cm, che lascia fluido sul pezzo. L'angolo di contatto è una misura strumentale del profilo di una goccia e, con due liquidi, separa l'energia polare da quella dispersiva. Le soluzioni dyne sono adatte al monitoraggio turno per turno; l'angolo di contatto alla validazione e alle controversie.

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