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
ผลลัพธ์ · dyn/cm
พลังงานพื้นผิวสูงกว่าแรงตึงผิวของของเหลวอย่างน้อย 8 dyn/cm ซึ่งเป็นส่วนต่าง 8-10 dyn/cm ที่โดยปกติให้การยึดเกาะที่ยอมรับได้ ควรยืนยันด้วยการทดลองกับหมึก สารเคลือบ หรือกาวที่ใช้จริง เพราะการเปียกผิวเป็นเงื่อนไขที่จำเป็น แต่ยังไม่เพียงพอ
ของเหลวอาจแผ่กระจายได้ แต่เมื่อส่วนต่างน้อยกว่า 8-10 dyn/cm ให้คาดว่าจะเกิดการหดตัวของฟิล์ม (crawling) รูเข็ม และการยึดเกาะที่อ่อนหรือไม่สม่ำเสมอ ควรเพิ่มพลังงานพื้นผิวด้วยการปรับสภาพพื้นผิว
แรงตึงผิวของของเหลวสูงกว่าพลังงานพื้นผิวของพลาสติก ของเหลวจึงจับตัวเป็นหยดแทนที่จะแผ่กระจาย และไม่ว่าจะเพิ่มเวลาแห้ง แรงกด หรือปรับสูตรอย่างไรก็เปลี่ยนตัวเลขนี้ไม่ได้ ต้องปรับสภาพพื้นผิวก่อน
พลังงานพื้นผิวเป้าหมายสำหรับของเหลวนี้: 42 dyn/cm ขึ้นไป โดยวัด ณ เวลาที่พิมพ์ เคลือบ หรือยึดติด
ต้องการให้ Scott ตรวจดูผลลัพธ์นี้หรือไม่
กรอกอีเมล และหากต้องการ เพิ่มรายละเอียดสั้น ๆ เกี่ยวกับชิ้นงาน ค่าตัวเลขด้านบนจะถูกส่งไปพร้อมข้อความ
ขอบคุณ Scott ได้รับข้อความของคุณแล้วและจะตอบกลับทางอีเมล โดยปกติภายในหนึ่งวันทำการ
เกิดข้อผิดพลาด กรุณาส่งอีเมลโดยตรงไปที่ [email protected] .
แปลงมุมสัมผัสเป็นพลังงานพื้นผิว (Owens–Wendt)
น้ำยาทดสอบ dyne บอกได้เพียงว่าผ่านหรือไม่ผ่าน มุมสัมผัสบอกได้ว่ามีพลังงานพื้นผิวเท่าใด และมีส่วนที่เป็นเชิงขั้วมากเพียงใด ซึ่งเป็นส่วนที่การปรับสภาพพื้นผิวเพิ่มเข้าไป น้ำและไดไอโอโดมีเทนเป็นคู่ของเหลวที่ใช้กันทั่วไป โดยน้ำให้ส่วนเชิงขั้ว ส่วนไดไอโอโดมีเทนแทบไม่มีขั้ว เครื่องคำนวณนี้ใช้แบบจำลอง Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK) ควรบันทึกชื่อแบบจำลองไว้พร้อมผลลัพธ์
ผลลัพธ์ · mN/m
สภาพขั้ว: 2% ของพลังงานพื้นผิวทั้งหมดเป็นส่วนเชิงขั้ว
พอลิโอเลฟินที่ไม่ผ่านการปรับสภาพมีพลังงานพื้นผิวเกือบทั้งหมดเป็นส่วนแบบกระจาย โดยส่วนเชิงขั้วใกล้ศูนย์ การปรับสภาพด้วยพลาสมา เปลวไฟ และโคโรนาจะเติมหมู่มีขั้วลงบนพื้นผิว ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้ส่วนเชิงขั้วสูงขึ้น
สมการและข้อมูลของเหลวที่เครื่องคำนวณนี้ใช้
เมื่อเขียนสมการนี้สำหรับของเหลวแต่ละชนิด จะได้สองสมการที่มีตัวแปรไม่ทราบค่าสองตัว — คือส่วนแบบกระจาย (γSᵈ) และส่วนเชิงขั้ว (γSᵖ) ของพลังงานพื้นผิวของของแข็ง ผลรวมของทั้งสองคือค่ารวม ค่าของของเหลว (mN/m):
| ของเหลว | รวม | แบบกระจาย | เชิงขั้ว |
|---|---|---|---|
| น้ำ | 72.8 | 21.8 | 51 |
| ไดไอโอโดมีเทน (เมทิลีนไอโอไดด์) | 50.8 | 50.8 | 0 |
| ฟอร์มาไมด์ | 58 | 39 | 19 |
| เอทิลีนไกลคอล | 48 | 29 | 19 |
| กลีเซอรอล | 63.4 | 37 | 26.4 |
| 1-โบรโมแนฟทาลีน | 44.4 | 44.4 | 0 |
ต้องการให้ Scott ตรวจดูผลลัพธ์นี้หรือไม่
กรอกอีเมล และหากต้องการ เพิ่มรายละเอียดสั้น ๆ เกี่ยวกับชิ้นงาน ค่าตัวเลขด้านบนจะถูกส่งไปพร้อมข้อความ
ขอบคุณ Scott ได้รับข้อความของคุณแล้วและจะตอบกลับทางอีเมล โดยปกติภายในหนึ่งวันทำการ
เกิดข้อผิดพลาด กรุณาส่งอีเมลโดยตรงไปที่ [email protected] .
พลังงานพื้นผิวของพลาสติกทั่วไป
พลังงานพื้นผิวทั่วไปของพลาสติกที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ วิธีการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้กันตามปกติ และระยะเวลาโดยทั่วไปที่ผลการปรับสภาพด้วยพลาสมาออกซิเจนหรือพลาสมาอากาศยังใช้งานได้ เกรด สารตัวเติม สารเติมแต่ง สารปลดแบบ และการจัดเก็บล้วนทำให้ตัวเลขเหล่านี้เปลี่ยนไป ให้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของแผนการทดสอบ ไม่ใช่ข้อกำหนด
| 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:
| มุมสัมผัสของน้ำ | พื้นผิว | พบได้ทั่วไปใน |
|---|---|---|
| ต่ำกว่า 30° | เปียกผิวดี ชอบน้ำ | พื้นผิวที่ผ่านการปรับสภาพอย่างดี |
| 30-60° | เปียกผิวปานกลาง | พอลิโอเลฟินที่ผ่านการปรับสภาพ หรือพอลิเมอร์มีขั้วที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ |
| 60-90° | เปียกผิวได้น้อย | เทอร์โมพลาสติกวิศวกรรมที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ; ก้ำกึ่งสำหรับการยึดติด |
| 90-120° | ไม่เปียกผิว ไม่ชอบน้ำ | พอลิโอเลฟินที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ |
| สูงกว่า 120° | ไม่ชอบน้ำอย่างมาก | ฟลูออโรพอลิเมอร์ 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
ศึกษาเพิ่มเติม
พื้นผิวยังไม่รับหมึกหรือกาวใช่หรือไม่?
Scott Sabreen แก้ปัญหาการยึดเกาะบนพลาสติกมานานกว่า 30 ปี เพียงอธิบายชิ้นงาน วัสดุ และกระบวนการ แล้ว Scott จะชี้ว่าควรตรวจสอบที่จุดใด
เครื่องมือฟรีอื่น ๆ: เครื่องมือวิเคราะห์ปัญหาการยึดเกาะ · แผนภูมิการมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์ · เครื่องมือวิศวกรรมทั้งหมด
