Thử nghiệm dyne (mức dyne)

Thử nghiệm dyne (mức dyne)

Điểm chính cần nhớ

• Thử nghiệm dyne xác định khoảng năng lượng bề mặt theo bước 2 dyne/cm: đó là dung dịch chuẩn có sức căng bề mặt cao nhất còn giữ được màng liên tục trong hai giây.
• Polyolefin chưa xử lý cho kết quả 29–31 dyne/cm; mực và keo dán cần bề mặt cao hơn sức căng bề mặt của chúng 7–10 dyne/cm.
• Dung dịch bị lão hóa, làm nhiễm bẩn chi tiết và phụ thuộc vào mắt người thao tác: mức dyne là chỉ số theo dõi, không phải chỉ số để phê duyệt chất lượng.
• Cần quy định rõ bộ dung dịch, thời gian, cách lấy mẫu, người đọc kết quả và mức chấp nhận; nếu không, hai nhà máy đo cùng một chi tiết sẽ cho kết quả khác nhau.

Thử nghiệm dyne (mức dyne)

Thử nghiệm dyne là phép thử độ thấm ướt, trong đó các dung dịch chuẩn có sức căng bề mặt đã biết được quét lên bề mặt nhựa để tìm dung dịch cao nhất còn giữ được màng liên tục trong hai giây; mức dyne chính là sức căng bề mặt của dung dịch đó, được coi là năng lượng bề mặt thực tế của chi tiết, tính bằng dyne/cm. Một dyne/cm bằng một mN/m; đơn vị cũ này vẫn được dùng trên nhãn dung dịch và bút thử.

ASTM D2578 và ISO 8296 chuẩn hóa phương pháp này cho màng polyolefin; các dung dịch và lưu ý tương tự cũng áp dụng cho chi tiết đúc. Nói chính xác, phép thử chỉ báo cáo sức căng thấm ướt: một chỉ số thay thế cho năng lượng bề mặt đủ tốt để kiểm soát quy trình, nhưng không đủ để giải quyết tranh chấp.

Dung dịch, bút thử và tiêu chí hai giây

Dung dịch theo ASTM D2578 là hỗn hợp formamide (khoảng 58 dyne/cm) và 2-ethoxyethanol (khoảng 30 dyne/cm) pha theo bước 2 dyne/cm từ 30 đến 56; các bộ thương mại như dung dịch Accu-Dyne có dải đến 72 dyne/cm và được nhuộm màu để dễ quan sát. Cả hai dung môi đều độc đối với sinh sản nên có loại dung dịch không chứa formamide; chúng không thay thế lẫn nhau được với hỗn hợp ASTM, vì vậy tiêu chuẩn kỹ thuật cần nêu rõ loại đang dùng.

Một nét quét mỏng được thực hiện bằng que bông mới hoặc bút dyne, và người thao tác quan sát mép màng:

• Màng giữ được hai giây — bề mặt đạt hoặc cao hơn giá trị đó; chuyển lên một bước ở vùng mới.
• Màng đứt sớm hơn — bề mặt thấp hơn giá trị đó; chuyển xuống một bước. Mức dyne là dung dịch cao nhất còn giữ được màng; giá trị thực nằm giữa hai bước.

Dung dịch với que quét dùng một lần là tiêu chuẩn trong sản xuất; bút bị nhiễm bẩn từ mỗi bề mặt chạm vào và mất dung môi do bay hơi nên số đo bị trôi.

Mức dyne điển hình theo polymer

Các số liệu áp dụng cho bề mặt sạch, vừa đúc xong. Chất tách khuôn, phụ gia trượt và dấu vân tay cho kết quả thấp hơn polymer bên dưới, nên chi tiết chưa xử lý có thể đo thấp hơn giá trị tra cứu 4–6 dyne/cm, còn chi tiết đã xử lý có thể giữ được màng trên chất bẩn đã bị hoạt hóa.

Quy tắc biên độ cho mực và keo dán

Chất lỏng chỉ thấm ướt chất rắn khi sức căng bề mặt của nó thấp hơn năng lượng bề mặt của chất rắn, và chỉ thấm ướt ổn định khi có biên độ đủ để bù cho sai lệch của cả hai:

Mức dyne tối thiểu ≈ sức căng bề mặt của mực hoặc keo dán + 7 đến 10 dyne/cm

Hãy xây dựng tiêu chuẩn từ bảng dữ liệu của nhà cung cấp, không dựa vào hàng ở trên. Máy tính năng lượng bề mặt áp dụng biên độ này cho bất kỳ chất lỏng nào và cho biết một loại nhựa, chưa xử lý hay đã xử lý, có thấm ướt chất lỏng đó hay không.

Hạn chế, và khi nào góc tiếp xúc là lựa chọn tốt hơn

Mọi hạn chế đều xuất phát từ một nguồn: con người đánh giá một màng dung dịch mà bản thân dung dịch cũng là một biến số.

• Phụ thuộc người thao tác. Tốc độ quét, độ dày màng và nhận định về “hai giây” khác nhau giữa từng người; chênh lệch trong 2 dyne/cm là tốt, 4 là thường gặp.
• Dung dịch làm nhiễm bẩn bề mặt. Vùng đã thử còn dư formamide và thuốc nhuộm, không được in hoặc dán keo lên đó.
• Dung dịch và bút bị lão hóa. Bay hơi và hút ẩm làm tăng sức căng bề mặt của dung dịch nên kết quả đọc thấp; đầu bút bị nhiễm bẩn làm giảm sức căng nên kết quả đọc cao.
• Không tách được thành phần phân cực/phân tán. Hai bề mặt cùng 44 dyne/cm có thể dán khác nhau mà phép thử không phân biệt được.
• Bề mặt nhám hoặc có vân. Các rãnh mao dẫn giữ màng lẽ ra phải đứt; các gờ làm đứt màng lẽ ra phải giữ.

Đo góc tiếp xúc bằng góc kế là phương pháp tốt hơn khi con số cần được bảo vệ: thẩm định, tranh chấp, mối dán hỏng dù mức dyne chấp nhận được, chi tiết có vân hoặc nhỏ, và khi cần tách thành phần phân cực khỏi phân tán.

Khắc phục kết quả đọc sai

Dòng cuối không phải là lỗi: polyolefin đã xử lý mất vài dyne/cm trong vài ngày, và thời gian hiệu lực của xử lý plasma phụ thuộc vào polymer và phụ gia nhiều hơn vào thiết bị xử lý.

Quy định và kiểm tra mức dyne

Chỉ ghi “tối thiểu 42 dyne/cm” thì cùng một chi tiết có thể đạt ở nhà máy này và không đạt ở nhà máy khác. Năm nội dung sau giúp quy định có hiệu lực:

• Bộ dung dịch. ASTM D2578, ISO 8296 hoặc một công thức thương mại có tên, kèm bước chia và quy tắc hạn sử dụng; không bao giờ trộn lẫn kết quả của dung dịch chứa formamide và không chứa formamide.
• Quy ước thời gian. Hai giây tính từ cuối nét quét, màng không đứt trên một chiều dài nhất định (thường là 25 mm), dùng que quét mới và vùng mới cho mỗi dung dịch.
• Lấy mẫu. Số chi tiết mỗi lô, vị trí trên mỗi chi tiết (giữa và mép, mặt in và mặt dán) và thời điểm: tại máy xử lý, tại nơi sử dụng, hoặc cả hai.
• Người đọc kết quả. Một thao tác viên được đào tạo, đối chiếu với mẫu chuẩn, và người đọc thứ hai cho mọi kết quả trong phạm vi một bước so với giới hạn.
• Mức chấp nhận. Sức căng bề mặt của nhà cung cấp cộng biên độ, làm giá trị tối thiểu tại nơi sử dụng; thêm giá trị tối đa khi xử lý quá mức có nguy cơ tạo lớp biên yếu, thấm ướt tốt nhưng dán kém.

Hãy neo giới hạn khi phê duyệt bằng góc tiếp xúc trên cùng các mẫu thử, và thẩm định lại khi thay đổi nhựa, phụ gia, phương pháp tiền xử lý hoặc mực.

Thuật ngữ và tài liệu liên quan

• Năng lượng bề mặt
• Góc tiếp xúc
• Máy tính năng lượng bề mặt
• Xử lý bề mặt bằng plasma kéo dài được bao lâu?
• Các phương pháp tiền xử lý bề mặt polymer
• Cơ sở khoa học để giải quyết các vấn đề bám dính trên nhựa

Áp dụng vào sản xuất

The Sabreen Group cung cấp hỗ trợ kỹ thuật độc lập về thử nghiệm dyne, quy định năng lượng bề mặt và khắc phục sự cố bám dính. Nếu quý khách đang xây dựng quy trình, phê duyệt vật liệu hoặc xử lý sự cố sản xuất, đội ngũ dịch vụ kỹ thuật của chúng tôi có thể hỗ trợ. Hãy liên hệ với chúng tôi để trao đổi về ứng dụng của quý khách.

Câu hỏi thường gặp

Nhựa cần mức dyne bao nhiêu trước khi in hoặc dán keo?

Bằng sức căng bề mặt của mực hoặc keo dán cộng 7–10 dyne/cm, lấy từ bảng dữ liệu của nhà cung cấp chứ không phải bảng chung. Với mức đó, hầu hết mực dung môi cần 36–42 dyne/cm, mực gốc nước và mực UV cần 40–52, còn epoxy và polyurethane cần 48–56. Polyolefin chưa xử lý ở 29–31 dyne/cm không đáp ứng mức nào trong số đó.

Bút dyne có đáng tin cậy như dung dịch dyne không?

Không. Đầu bút bằng nỉ bị nhiễm bẩn từ mọi bề mặt nó chạm vào và mất thành phần dễ bay hơi do bay hơi, nên trong vòng một tháng có thể đọc cao rồi lại thấp. Dung dịch với que bông mới cho mỗi nét quét là phương pháp theo ASTM D2578; bút chỉ dùng để xem nhanh đạt/không đạt.

Vì sao mực hoặc keo dán vẫn bong khi thử nghiệm dyne đạt?

Thường do một trong ba nguyên nhân: chất bẩn được hoạt hóa cùng polymer thấm ướt dung dịch thử nhưng không thấm ướt mực; thành phần phân cực mà keo dán cần lại thấp, điều mà dung dịch dyne không phát hiện được; hoặc chi tiết được dán nhiều ngày sau khi thử, tức là sau khi hiệu quả xử lý đã suy giảm. Đo góc tiếp xúc hai chất lỏng và thử lại tại nơi sử dụng sẽ phân biệt được các nguyên nhân này.

Thử nghiệm dyne khác gì so với đo góc tiếp xúc?

Thử nghiệm dyne là đánh giá đạt/không đạt bằng mắt, chia theo bước 2 dyne/cm và để lại dung dịch trên chi tiết. Góc tiếp xúc là phép đo bằng thiết bị đối với hình dạng giọt chất lỏng, và với hai chất lỏng có thể tách năng lượng phân cực khỏi phân tán. Dung dịch dyne phù hợp để theo dõi theo từng ca; góc tiếp xúc phù hợp cho thẩm định và tranh chấp.

---