表面能與 dyne 值計算器
檢查油墨、塗料或黏著劑能否潤濕您的塑膠、將接觸角讀數換算為表面能，並查詢常見塑膠的典型 dyne 值。
能否潤濕？基材與油墨、塗料或黏著劑的比較
液體只有在表面能高於其表面張力時才會潤濕表面。實務法則：當塑膠的表面能比油墨、塗料或黏著劑高出約 8-10 dyn/cm 時，即可達到可接受的附著力。請選擇您的塑膠（或輸入您實測的 dyne 值），以及要施加在其上的材料。
結果 · dyn/cm
表面能比液體高出至少 8 dyn/cm——即通常能達到可接受附著力的 8-10 dyn/cm 餘裕。請以實際使用的油墨、塗料或黏著劑進行試驗確認：潤濕是必要條件，而非充分條件。
液體可能會鋪展，但餘裕不足 8-10 dyn/cm 時，預期會出現回縮、針孔，以及附著力弱或不穩定。請以前處理提高表面能。
液體的表面張力高於塑膠的表面能，因此會聚成液珠而非鋪展——無論乾燥時間、壓力或重新調配配方，都無法改變這個算式。請先進行前處理。
此液體的目標表面能：42 dyn/cm 以上，須在列印、塗佈或黏接當下量測。
希望 Scott 協助檢視這個結果嗎？
請留下您的電子郵件，如有需要，可附一句關於零件的說明。上方的數值會隨您的訊息一併送出。
謝謝。Scott 已收到您的訊息，通常會在一個工作天內以電子郵件回覆。
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接觸角換算表面能（Owens–Wendt）
Dyne 測試液只能告訴您合格或不合格；接觸角則能告訴您表面能有多少，以及其中極性部分佔多少——也就是前處理所增加的部分。水與二碘甲烷是常用的組合：水提供極性貢獻，二碘甲烷則基本上為非極性。本計算器採用 Owens-Wendt-Rabel-Kaelble（OWRK）模型；記錄結果時請一併註明所用模型。
結果 · mN/m
極性比例：總表面能中有 2% 為極性分量。
未處理的聚烯烴幾乎完全是色散分量，極性分量接近零。電漿、火焰與電暈放電處理會在表面加入極性基團，這正是極性分量提高的原因。
本計算器使用的方程式與液體數據
對每種液體各寫一次，即可得到含兩個未知數的兩個方程式 — 固體表面能的色散分量（γSᵈ）與極性分量（γSᵖ）。兩者之和即為總表面能。液體數值（mN/m）：
| 液體 | 總計 | 色散 | 極性 |
|---|---|---|---|
| 水 | 72.8 | 21.8 | 51 |
| 二碘甲烷（亞甲基碘） | 50.8 | 50.8 | 0 |
| 甲醯胺 | 58 | 39 | 19 |
| 乙二醇 | 48 | 29 | 19 |
| 甘油 | 63.4 | 37 | 26.4 |
| 1-溴萘 | 44.4 | 44.4 | 0 |
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常見塑膠的表面能
未處理塑膠的典型表面能、常用的前處理方法，以及氧氣或空氣電漿處理後通常可維持效果的時間。等級、填料、添加劑、脫模劑與儲存條件都會改變這些數值——請將其視為擬定測試計畫的起點，而非規格。
| 塑膠 | 未處理表面能 dyn/cm = mN/m | 未處理可否列印／黏接？ | 常用前處理 | 處理效果可維持 空氣／O₂ 電漿處理後 |
|---|---|---|---|---|
| PTFE 與氟聚合物 | 18-20 | 否 | Pyrosil® 或冷氣體電漿 | 數分鐘至數小時 |
| 矽膠 | 約 24 | 否 | Pyrosil® | 數分鐘至數小時 |
| 聚丙烯（PP、OPP、BOPP） | 29-31 | 否 | 火焰處理（成型件）、電暈放電處理（薄膜）、大氣電漿 | 數小時至數天 |
| TPO 與烯烴系 TPE | 29-31 | 否 | 大氣電漿或火焰電漿 | 快——須於數小時內黏接 |
| 聚乙烯（LDPE、HDPE） | 30-31 | 否 | 火焰處理（成型件）、電暈放電處理（薄膜）、大氣電漿 | 數小時至數天 |
| PBT | 約 32 | 須先處理 | 大氣電漿或冷氣體電漿 | 數天至數週 |
| PVC，含塑化劑（軟質） | 33-38 | 勉強 | 電漿處理，隨後盡快黏接或列印 | 快 |
| 聚苯乙烯（PS） | 33-38 | 部分油墨可 | 火焰或電漿 | — |
| 縮醛樹脂（POM） | 低於 36 | 否 | 冷氣體電漿 | — |
| ABS | 35-42 | 通常可以 | 清潔；以火焰或放電式電漿確保一致性 | 一至數週 |
| 壓克力（PMMA） | 38-41 † | 通常可以 | 清潔；放電式電漿（火焰可能使光學表面霧化） | 一至數週 |
| PPS | 約 38 | 否 | 大氣電漿或冷氣體電漿；處理至黏接間隔較長時採用 Pyrosil® | 數天至數週 |
| PVC，硬質 | 約 39 | 通常可以 | 清潔；嚴苛應用採用電漿 | — |
| 尼龍（PA 6、PA 66） | 40-46 | 通常可以（乾燥零件） | 電暈放電處理、空氣電漿或大氣電漿、火焰、冷氣體電漿 | 數天至約兩週 |
| 聚醯亞胺 | 約 40 | 部分系統可 | 電漿 | — |
| PEEK | 40-44 † | 勉強 | 冷氣體電漿或 Pyrosil® | 數天至數週 |
| 聚酯（PET） | 41-44 | 部分系統可 | 電暈放電處理（薄膜）、電漿 | 一至數週 |
| 聚碸（PSU） | 約 41 | 通常可以 | 清潔；電漿 | — |
| 聚碳酸酯（PC） | 42-46 | 通常可以 | 清潔；放電式電漿（火焰可能使光學表面霧化） | 一至數週 |
| 改質 PPO | 約 47 | 通常可以 | 清潔；電漿 | — |
如何量測表面能
Dyne 測試液與測試筆（ASTM D2578）
先從高 dyne 值（60）開始，在表面上劃一道。若液體在兩秒內沒有破裂成液滴，表示表面能至少為該數值。若較早就聚成液珠，請改用下一個較低等級重複測試，直到液線維持完整為止。切勿在同一位置重複測試；請記錄溫度與濕度，在零件各處量測而非只測一點，並在前處理後立即測試、在使用點再測一次。測試液可保存 6-12 個月；測試筆則會乾掉並產生漂移。測試液含有 2-乙氧基乙醇與甲醯胺，請小心處理——懷孕的作業人員不應執行此測試。
接觸角
接觸角量測儀可量測液滴與表面所形成的角度——當數值必須經得起檢驗時，應採用此方法。請使用一致的液滴體積（數微升），快速量測，並取多次讀數。單用水即可快速檢查處理效果：
| 水接觸角 | 表面 | 典型對象 |
|---|---|---|
| 低於 30° | 潤濕良好，親水性 | 經良好處理的表面 |
| 30-60° | 中度潤濕 | 經處理的聚烯烴，或未處理的極性聚合物 |
| 60-90° | 潤濕不良 | 未處理的工程熱塑性塑膠；黏接性勉強 |
| 90-120° | 不潤濕，疏水性 | 未處理的聚烯烴 |
| 高於 120° | 強疏水性 | 氟聚合物、矽膠——或受矽酮污染的表面 |
讀數良好並不代表一切
前處理會活化表面上的任何物質，包括污染物，而 dyne 測試液也會照樣讀出已活化的污染物。若 dyne 值良好但黏接仍然失效，請先找出污染，再考慮提高處理強度——附著不良故障排除工具會逐步引導您。
處理效果會衰減——請在使用點量測
電漿、火焰與電暈放電處理並非永久性：聚合物鏈會重新排列，添加劑也會遷移至表面。聚烯烴的大部分衰減發生在前 24 小時內，而高溫儲存會加速衰減。上表列出典型的可用時間；若要訂定您自己的標準，請在實際儲存條件下，於處理後 0、1、4、24 小時及 3、7、14、28 天量測處理過的零件，然後將處理至黏接的最長間隔寫入製程規範。請參閱電漿處理效果可維持多久。
常見問題
列印或黏接塑膠需要多少 dyne 值？
一般而言，當塑膠的表面能比油墨、塗料或黏著劑的表面張力高出約 8-10 dyn/cm 時，即可達到可接受的附著力。對聚烯烴上的大多數油墨與黏著劑而言，這代表 38-44 dyn/cm；UV 噴墨油墨通常需要 42 以上，PET 薄膜處理至 46-52，而結構黏接可能需要高得多的數值——尼龍需 50-54 dyn/cm，PPS 搭配環氧樹脂至少需 48-54。請以實際使用的化學品進行試驗，確認此數值。
dyn/cm 與 mN/m 相同嗎？
是的。1 dyn/cm 等於 1 mN/m。Dyne 值（dyn/cm）是印刷與加工轉換產業的傳統單位；mN/m 則是接觸角量測所用的 SI 單位。
聚丙烯的表面能是多少？
未處理的聚丙烯約為 29-31 dyn/cm（mN/m），幾乎完全是色散分量。這低於幾乎所有油墨與黏著劑的表面張力，因此 PP 在列印或黏接前須經火焰、電暈放電或電漿處理。
Dyne 測試筆和接觸角量測一樣準確嗎？
不是。Dyne 測試液與測試筆是快速的生產檢查工具，但它們是以主觀方式判讀液膜能否維持兩秒，且測試筆會老化。接觸角量測可提供經得起檢驗的數值，搭配兩種液體還能區分表面能的極性與色散分量。
電漿或電暈放電處理的效果能維持多久？
從數分鐘到數週不等，取決於聚合物、其添加劑及儲存條件。氧氣或空氣電漿處理後的典型可用時間：矽膠與氟聚合物為數分鐘至數小時；PP 與 PE 為數小時至數天；尼龍為數天至約兩週；ABS、PC、PET 與 PMMA 為一至數週。高溫儲存與爽滑添加劑會縮短這些時間。Pyrosil® 處理的效果通常可維持數週至數月。
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表面仍無法附著油墨或黏著劑？
Scott Sabreen 解決塑膠附著問題已超過 30 年。請描述零件、材料與製程，他會告訴您該從何處著手調查。
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