ไดน์เทสต์ (ระดับไดน์)

ไดน์เทสต์ (ระดับไดน์)

ประเด็นสำคัญ

• ไดน์เทสต์ระบุช่วงพลังงานพื้นผิวเป็นขั้นละ 2 dyne/cm โดยค่าที่รายงานคือของเหลวมาตรฐานที่มีค่าสูงสุดซึ่งยังคงฟิล์มต่อเนื่องได้นาน 2 วินาที
• พอลิโอเลฟินที่ยังไม่ผ่านการปรับสภาพอ่านค่าได้ 29–31 dyne/cm ส่วนหมึกและกาวต้องการพื้นผิวที่สูงกว่าแรงตึงผิวของตัวเอง 7–10 dyne/cm
• ของเหลวเสื่อมสภาพได้ ปนเปื้อนชิ้นงาน และขึ้นกับการตัดสินด้วยสายตาของผู้ทดสอบ ระดับไดน์จึงเป็นค่าสำหรับเฝ้าติดตามกระบวนการ ไม่ใช่ค่าสำหรับรับรองคุณสมบัติ
• ต้องกำหนดชุดของเหลว การจับเวลา การสุ่มตัวอย่าง ผู้อ่านค่า และระดับที่ยอมรับได้ มิฉะนั้นสองโรงงานที่วัดชิ้นงานเดียวกันอาจได้ผลไม่ตรงกัน

ไดน์เทสต์ (ระดับไดน์)

ไดน์เทสต์คือการทดสอบการเปียกผิว โดยป้ายของเหลวมาตรฐานที่ทราบแรงตึงผิวลงบนผิวพลาสติก เพื่อหาของเหลวที่มีค่าสูงสุดซึ่งยังคงฟิล์มต่อเนื่องได้นาน 2 วินาที ระดับไดน์คือแรงตึงผิวของของเหลวนั้น ซึ่งใช้เป็นพลังงานพื้นผิวเชิงปฏิบัติของชิ้นงานในหน่วย dyne/cm โดย 1 dyne/cm เท่ากับ 1 mN/m แต่หน่วยเดิมยังพบได้บนฉลากของของเหลวและปากกาทดสอบ

มาตรฐาน ASTM D2578 และ ISO 8296 กำหนดวิธีทดสอบสำหรับฟิล์มพอลิโอเลฟิน ส่วนชิ้นงานที่ขึ้นรูปแล้วใช้ของเหลวชนิดเดียวกันและมีข้อควรระวังเดียวกัน ผลที่ได้เป็นเพียงแรงตึงผิวของการเปียกเท่านั้น คือค่าแทนพลังงานพื้นผิวที่เหมาะกับการควบคุมกระบวนการ แต่ไม่เหมาะใช้ตัดสินข้อพิพาท

ของเหลว ปากกา และเกณฑ์สองวินาที

ของเหลวตามมาตรฐาน ASTM D2578 ผสมจากฟอร์มาไมด์ (ประมาณ 58 dyne/cm) และ 2-เอทอกซีเอทานอล (ประมาณ 30 dyne/cm) แบ่งเป็นขั้นละ 2 dyne/cm ตั้งแต่ 30 ถึง 56 ส่วนชุดทางการค้า เช่น Accu-Dyne Test fluids ครอบคลุมถึง 72 dyne/cm และเติมสีให้มองเห็นชัด ตัวทำละลายทั้งสองชนิดเป็นพิษต่อระบบสืบพันธุ์ จึงมีของเหลวที่ไม่มีฟอร์มาไมด์จำหน่าย แต่ใช้แทนสูตร ASTM ไม่ได้ ข้อกำหนดจึงควรระบุให้ชัดว่าใช้ชนิดใด

ป้ายเป็นเส้นบางด้วยแท่งสำลีใหม่หรือปากกาไดน์ แล้วผู้ทดสอบสังเกตขอบของฟิล์ม

• ฟิล์มคงอยู่ครบ 2 วินาที: พื้นผิวมีค่าเท่ากับหรือสูงกว่าค่านั้น ให้เลื่อนขึ้นหนึ่งขั้นบนบริเวณใหม่
• ฟิล์มแตกก่อน 2 วินาที: พื้นผิวมีค่าต่ำกว่าค่านั้น ให้เลื่อนลงหนึ่งขั้น ระดับไดน์คือของเหลวที่มีค่าสูงสุดซึ่งฟิล์มยังคงอยู่ โดยค่าจริงอยู่ระหว่างขั้น

ของเหลวแบบสารละลายที่ใช้แท่งสำลีครั้งเดียวทิ้งเป็นมาตรฐานในสายการผลิต ส่วนปากกาสะสมสิ่งปนเปื้อนจากทุกพื้นผิวที่สัมผัสและสูญเสียตัวทำละลายจากการระเหย ค่าจึงคลาดเคลื่อนเมื่อใช้ไปนาน

ระดับไดน์โดยทั่วไปของพอลิเมอร์แต่ละชนิด

ตัวเลขเหล่านี้ใช้กับพื้นผิวที่สะอาดและเพิ่งขึ้นรูป สารปลดแม่พิมพ์ สารลดแรงเสียดทาน และรอยนิ้วมืออ่านค่าได้ต่ำกว่าพอลิเมอร์ที่อยู่ด้านล่าง ชิ้นงานที่ยังไม่ปรับสภาพจึงอาจทดสอบได้ต่ำกว่าค่าในคู่มือ 4–6 dyne/cm ส่วนชิ้นงานที่ปรับสภาพแล้วอาจคงฟิล์มไว้ได้เพราะสิ่งปนเปื้อนที่ถูกกระตุ้น

กฎส่วนต่างสำหรับหมึกและกาว

ของเหลวจะทำให้ของแข็งเปียกได้ก็ต่อเมื่อแรงตึงผิวของของเหลวต่ำกว่าพลังงานพื้นผิวของของแข็ง และจะเปียกอย่างเชื่อถือได้ก็ต่อเมื่อมีส่วนต่างเพียงพอรองรับความแปรผันของทั้งสองฝ่าย

ระดับไดน์ขั้นต่ำ ≈ แรงตึงผิวของหมึกหรือกาว + 7 ถึง 10 dyne/cm

ควรกำหนดข้อกำหนดจากเอกสารข้อมูลของผู้จัดจำหน่าย ไม่ใช่จากแถวข้างต้น เครื่องคำนวณพลังงานพื้นผิวใช้ส่วนต่างนี้กับของเหลวใดก็ได้ และรายงานว่าเรซินที่ยังไม่ปรับสภาพหรือปรับสภาพแล้วจะเปียกของเหลวนั้นหรือไม่

ข้อจำกัด และกรณีที่มุมสัมผัสเหมาะกว่า

ข้อจำกัดทุกข้อมาจากต้นเหตุเดียวกัน คือคนเป็นผู้ตัดสินฟิล์มของของเหลวที่เป็นตัวแปรเอง

• ขึ้นกับผู้ทดสอบ: ความเร็วในการป้าย ความหนาของฟิล์ม และการตัดสินว่าครบ “สองวินาที” ต่างกันตามบุคคล ความต่างภายใน 2 dyne/cm ถือว่าดี แต่ 4 dyne/cm พบได้บ่อย
• ของเหลวปนเปื้อนพื้นผิว: บริเวณที่ทดสอบมีฟอร์มาไมด์และสีค้างอยู่ จึงห้ามนำไปพิมพ์หรือยึดติด
• ของเหลวและปากกาเสื่อมสภาพ: การระเหยและความชื้นที่ดูดซับทำให้แรงตึงผิวของของเหลวสูงขึ้น ค่าจึงอ่านได้ต่ำ ส่วนปลายปากกาที่ปนเปื้อนทำให้แรงตึงผิวลดลง ค่าจึงอ่านได้สูง
• ไม่แยกองค์ประกอบมีขั้วและไม่มีขั้ว: พื้นผิวสองชนิดที่ 44 dyne/cm อาจยึดติดได้ต่างกัน แต่การทดสอบนี้แยกความต่างไม่ได้
• พื้นผิวหยาบหรือมีลวดลาย: ร่องเส้นเลือดฝอยกักฟิล์มไว้ทั้งที่ควรแตก ขณะที่สันนูนทำให้ฟิล์มแตกทั้งที่ควรคงอยู่

มุมสัมผัสที่วัดด้วยโกนิโอมิเตอร์เป็นวิธีที่ดีกว่าเมื่อต้องปกป้องความน่าเชื่อถือของตัวเลข เช่น การตรวจสอบความถูกต้อง ข้อพิพาท การยึดติดที่ล้มเหลวทั้งที่ระดับไดน์ผ่านเกณฑ์ ชิ้นงานที่มีลวดลายหรือขนาดเล็ก และการแยกองค์ประกอบมีขั้วออกจากองค์ประกอบไม่มีขั้ว

การแก้ปัญหาเมื่ออ่านค่าผิดปกติ

แถวสุดท้ายไม่ใช่ข้อผิดพลาด พอลิโอเลฟินที่ปรับสภาพแล้วสูญเสียค่าหลาย dyne/cm ภายในไม่กี่วัน และระยะเวลาที่การปรับสภาพด้วยพลาสมาคงอยู่ขึ้นกับชนิดของพอลิเมอร์และสารเติมแต่งมากกว่าตัวเครื่องปรับสภาพ

การกำหนดและการตรวจสอบระดับไดน์

ข้อกำหนดเพียงว่า “ขั้นต่ำ 42 dyne/cm” อาจผ่านที่โรงงานหนึ่งแต่ไม่ผ่านที่อีกโรงงานหนึ่งกับชิ้นงานเดียวกัน ห้าหัวข้อต่อไปนี้ทำให้ข้อกำหนดบังคับใช้ได้จริง

• ชุดของเหลว: ASTM D2578, ISO 8296 หรือสูตรการค้าที่ระบุชื่อ พร้อมขนาดขั้นและเกณฑ์อายุการใช้งาน ห้ามนำผลจากสูตรที่มีฟอร์มาไมด์และไม่มีฟอร์มาไมด์มาปะปนกัน
• หลักเกณฑ์การจับเวลา: นับ 2 วินาทีจากปลายการป้าย ฟิล์มต้องไม่แตกตลอดความยาวที่กำหนด (โดยทั่วไป 25 mm) และใช้แท่งสำลีใหม่กับบริเวณใหม่ต่อของเหลวแต่ละขั้น
• การสุ่มตัวอย่าง: จำนวนชิ้นต่อล็อต ตำแหน่งบนแต่ละชิ้น (กึ่งกลางและขอบ ด้านพิมพ์และด้านยึดติด) และช่วงเวลาที่ทดสอบ ได้แก่ ที่เครื่องปรับสภาพ ที่จุดใช้งาน หรือทั้งสองจุด
• ผู้อ่านค่า: ผู้ทดสอบที่ผ่านการฝึกอบรมเทียบกับชิ้นงานอ้างอิง และมีผู้อ่านค่าคนที่สองสำหรับผลที่อยู่ในช่วงหนึ่งขั้นจากเกณฑ์
• ระดับที่ยอมรับได้: แรงตึงผิวของผู้จัดจำหน่ายบวกส่วนต่าง เป็นค่าขั้นต่ำที่จุดใช้งาน และกำหนดค่าสูงสุดเพิ่มเมื่อการปรับสภาพมากเกินไปเสี่ยงให้เกิดชั้นรอยต่อที่อ่อนแอ ซึ่งเปียกได้ดีแต่ยึดติดไม่ดี

ควรยึดเกณฑ์ไว้กับการวัดมุมสัมผัสบนชิ้นงานทดสอบชุดเดียวกันเมื่อตรวจสอบคุณสมบัติ และทวนสอบใหม่เมื่อเปลี่ยนเรซิน สารเติมแต่ง วิธีการปรับสภาพ หรือหมึก

คำศัพท์และบทความที่เกี่ยวข้อง

• พลังงานพื้นผิว
• มุมสัมผัส
• เครื่องคำนวณพลังงานพื้นผิว
• การปรับสภาพพื้นผิวด้วยพลาสมาคงอยู่นานเท่าใด
• วิธีการปรับสภาพพื้นผิวพอลิเมอร์
• ศาสตร์แห่งการแก้ปัญหาการยึดเกาะของพลาสติก

การประยุกต์ใช้ในการผลิตจริง

The Sabreen Group ให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมอย่างเป็นอิสระสำหรับไดน์เทสต์ การกำหนดพลังงานพื้นผิว และการแก้ปัญหาการยึดเกาะ หากอยู่ระหว่างการกำหนดกระบวนการ การรับรองคุณสมบัติวัสดุ หรือการแก้ปัญหาในสายการผลิต ทีมบริการด้านวิศวกรรมพร้อมให้ความช่วยเหลือ ติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับการใช้งานดังกล่าว

คำถามที่พบบ่อย

พลาสติกต้องมีระดับไดน์เท่าใดก่อนพิมพ์หรือยึดติด

เท่ากับแรงตึงผิวของหมึกหรือกาวบวก 7–10 dyne/cm โดยใช้ค่าจากเอกสารข้อมูลของผู้จัดจำหน่าย ไม่ใช่ตารางทั่วไป ซึ่งทำให้หมึกชนิดตัวทำละลายส่วนใหญ่อยู่ที่ 36–42 dyne/cm หมึกชนิดน้ำและหมึก UV อยู่ที่ 40–52 และอีพอกซีกับพอลิยูรีเทนอยู่ที่ 48–56 ส่วนพอลิโอเลฟินที่ยังไม่ปรับสภาพซึ่งอยู่ที่ 29–31 dyne/cm ไม่ผ่านเกณฑ์ทั้งหมด

ปากกาไดน์เชื่อถือได้เท่ากับของเหลวไดน์แบบสารละลายหรือไม่

ไม่ ปลายสักหลาดของปากกาสะสมสิ่งปนเปื้อนจากทุกพื้นผิวที่สัมผัสและสูญเสียส่วนประกอบระเหยง่ายจากการระเหย ค่าจึงอ่านได้ทั้งสูงและต่ำเกินจริงภายในหนึ่งเดือน วิธีตามมาตรฐาน ASTM D2578 ใช้ของเหลวแบบสารละลายกับแท่งสำลีใหม่ต่อการป้ายหนึ่งครั้ง ส่วนปากกาเหมาะกับการตรวจผ่าน/ไม่ผ่านอย่างรวดเร็ว

เหตุใดหมึกหรือกาวจึงล้มเหลวทั้งที่ไดน์เทสต์ผ่าน

มักเป็นหนึ่งในสามสาเหตุ ได้แก่ สิ่งปนเปื้อนที่ถูกกระตุ้นพร้อมกับพอลิเมอร์ทำให้ของเหลวทดสอบเปียกแต่หมึกไม่เปียก ส่วนประกอบมีขั้วที่กาวต้องการอยู่ในระดับต่ำซึ่งของเหลวไดน์ตรวจจับไม่ได้ หรือชิ้นงานถูกยึดติดหลังการทดสอบหลายวันเมื่อค่าเสื่อมลงแล้ว การวัดมุมสัมผัสด้วยของเหลวสองชนิดและการทดสอบซ้ำที่จุดใช้งานช่วยแยกสาเหตุได้

ไดน์เทสต์ต่างจากการวัดมุมสัมผัสอย่างไร

ไดน์เทสต์เป็นการตัดสินผ่าน/ไม่ผ่านด้วยสายตา แบ่งเป็นขั้นละ 2 dyne/cm และทิ้งของเหลวไว้บนชิ้นงาน ส่วนมุมสัมผัสเป็นการวัดด้วยเครื่องมือจากรูปทรงของหยดของเหลว และเมื่อใช้ของเหลวสองชนิดจะแยกพลังงานมีขั้วออกจากพลังงานไม่มีขั้วได้ สารละลายไดน์เหมาะกับการเฝ้าติดตามทุกกะ ส่วนมุมสัมผัสเหมาะกับการตรวจสอบความถูกต้องและการระงับข้อพิพาท

---