Pintajännityksen määrittäminen
Testimusteilla voidaan mitata kiintoaineiden pintajännitystä
muovi – metalli – lasi – keramiikka ja muut.
Musteen leviämisen perusteella voidaan määrittää myös erityisesti, kuinka hyvin esimerkiksi painomusteet, liimat ja lakat tarttuvat pintoihin.
Pintajännitys määritetään levittämällä arvioitavaan pintaan muutaman senttimetrin pituinen viiva testimustetta ja tarkkailemalla musteen käyttäytymistä.
Jos viiva vetäytyy kokoon 2 tai 4 sekunnin kuluessa – musteen ominaisuuksista riippuen – pinnan pintajännitys on matalampi kuin testimusteen.
Jos viiva sen sijaan alkaa levitä, tämä on merkki siitä, että levitetyn musteen pintajännitys on matalampi kuin pinnan.
Jos viiva pysyy muuttumattomana koko tarkkailuajan, on pintajännityksen arvo saavutettu tarkalleen tai se on hieman korkeampi.
By loading the video, you agree to YouTube's privacy policy.
Learn more
Tässä käyttöesimerkissä testaus tehdään testimusteella PINK 10 ml:n pullosta vanupuikkoa käyttäen. ota uusi pumpulipuikko jokaisen käyttökerran jälkeen
By loading the video, you agree to YouTube's privacy policy.
Learn more
Tässä käyttöesimerkissä testataan mustan PE-muovin pintajännitys PINK 38 Jumbo -testikynällä.
Materiaalien puhtaus
Pintojen puhtaus ja materiaalien puhtaus eivät ole käsitteinä aivan sama asia. Kun puhutaan pintojen, kuten esimerkiksi muotokappaleet tai kalvot, puhtaudesta, ei tarkoiteta samaa asiaa kuin puhuttaessa materiaalien puhtaudesta, millä voidaan viitata myös kappaleiden sisäiseen koostumukseen.
Materiaalien pintojen epäpuhtauksilla voi olla useita eri syitä ja ne voivat ilmetä useilla eri tavoilla. On olemassa esimerkiksi yksittäisiä epäpuhtauksia sekä koko pinnan epäpuhtautta. Yksittäiset epäpuhtaudet ilmenevät erillisinä pisteinä, epäsäännöllisesti ja tietyn välimatkan päässä toisistaan.
Pinnan epäpuhtaudet sen sijaan peittävän pinnat joko kokonaan tai osittain, ja puhuttaessa pinnan puhtaudesta viitataan pintajännitykseen/pintaenergiaan vastaavan määritelmän mukaisesti.
Pinnan epäpuhtaudet eivät kuitenkaan viittaa materiaalin sisäiseen koostumukseen, mihin viitataan useimmiten puhuttaessa materiaalin puhtaudesta. Koska käsittely kohdistuu juuri pintoihin, on niiden puhtaustilat määriteltävä, mikä on useimmiten mahdollista pintajännityksen käsitteen avulla.
Käsittelyllä tarkoitetaan esimerkiksi painatusta, lakkausta ja liimausta. Yksinkertaisena menetelmänä pintojen testaamiseksi voidaan käyttää testimusteita, toinen mahdollisuus on kosketuskulman mittaus. Testimustemenetelmä on helposti toteutettavissa ja sopii siis hyvin käytännön tilanteisiin, koska muste voidaan levittää pintoihin ongelmitta tuotantoprosessien yhteydessä. Kosketuskulman mittaukseen vaaditaan asianmukaiset laitteet. Sen avulla pintajännityksen komponentit voidaan esittää polaarisiin ja dispersiivisiin jaettuina.
Testimusteen avulla saadaan tulokseksi ainoastaan näiden arvojen summa, mikä kuitenkin useimmiten riittää pintojen arviointiin. Kumpaakaan menetelmää ei voi käyttää kosketuksetta tai yhtäjaksoisesti. Tämä merkitsee sitä, että mittaukset voidaan suorittaa valmistusprosessien aikana, esimerkiksi kalvojen kohdalla, ainoastaan laitteiston ollessa lepotilassa, eikä ratojen ollessa käynnissä.
Poikkeustapauksissa mittauksen voisi suorittaa vain hyvin alhaisella nopeudella. Puhuttaessa puhtaudesta viitataan siis aina vain pintojen puhtauteen, ei materiaalien puhtaaseen koostumukseen. Määritelmien kanssa on syytä olla tarkkana, ettei synny väärinkäsityksiä.
Esikäsittelyllä tarkoitetaan perinteisesti pintojen puhdistamista mekaanisin keinoin, etenkin pesemistä liuottimilla tai ilman. Esikäsittelynä on jo joidenkin vuosikymmenien ajan käytetty myös fysikaalista korona-, plasma- ja liekkikäsittelyä, jolloin pintoja muutetaan sähköisesti vaikuttamalla sillä tavoin, että niiden polaariset komponentit lisääntyvät voimakkaasti, mikä lisää pintajännitystä ja parantaa siten huomattavasti tarttuvuutta.
Esimerkiksi polyolefiineistä valmistettujen muovien, joiden luonnolliset pintajännitysarvot ovat noin 30 mN/m, arvot voidaan nostaa suhteellisen helposti yli 45 mN/m tasolle, mikä tarjoaa erittäin hyvät tarttuvuusarvot tulostamiseen, liimaamiseen ja lakkaukseen. Tällaisia arvoja ei mitenkään pystytä saavuttamaan alkuperäisillä puhdistusmenetelmillä. On kuitenkin havaittu, että useimmiten vaaditaan mekaanista esipuhdistusta, jotta fysikaalisilla menetelmillä saataisiin tulokseksi käyttökelpoinen esikäsittely.
Tämä koskee ennen kaikkea metallipintoja, joihin on tarttunut esim. kalvojen tai muoto-ovien valmistuksessa käytettäviä öljyjä.
Testimusteet tehokkaaseen tarttuvuustestaukseen
Testimusteita käytetään mittaamaan kiinteiden aineiden pintajännitystä (OFS), jotka voivat olla litteitä tai valettuja. OFS testataan musteilla, joiden kuva voidaan lukea pinnoille muutamassa sekunnissa levityksestä.
Mittels Testtinten-Prüfung erhält man ein Bild, das als Benetzbarkeit der Oberfläche erscheint. Dieses kann als Indikator für die Haftfestigkeit von Beschichtungen verwendet werden. Ebenso kann damit die Sauberkeit der Oberflächen geprüft werden.
Zieht sich die Tinte innerhalb der Beobachtungszeit, z.B. 2 Sekunden, zusammen und bildet Einzelpunkte, so liegt die OFS des Objekts unterhalb derjenigen der Testtinte.
Bleibt die Tinte stehen, wie aufgetragen,oder fängt sie an auseinanderzufließen, so liegt die OFS bei oder oberhalb derjenigen
der Testtinte.
Der Wert der einzusetzenden Testtinte wird nach Erfahrungswerten bestimmt. Als Richtwert für die OFS, welche eine Haftung ermöglicht, kann 38 mN/m angenommen werden. Dieser Richtwert kann z.B. für 2 – Komponentensysteme als Auftragsmedium stimmen, für wasserbasierende Beschichtungen müssen mit Sicherheit höhere Richtwerte, z.B. 48 mN/m, herangezogen werden.
Prüftinten sind in einem breiten Spektrum herstellbar, wie 18 mN/m bis 105 mN/m. Es zeigt sich jedoch, dass der Bereich 30 mN/m bis etwa 70 mN/m für Prüfungen sehr gut geeignet ist. Die Tinten sind als Schreibmarker lieferbar oder in Flaschen zum Auftrag auf die Oberflächen mit Pinsel oder Wattestäbchen oder auch aus Sprühflaschen für größere Flächen.
Zweckorientierte Tinten-Zusammensetzung
Die Tinten werden in verschiedener Zusammensetzung zubereitet, je nach Anwendungszweck.
Tinten nach DIN 53364 bzw. ISO 8296 werden seit mehr als 50 Jahren eingesetzt. Sie enthalten in geringen Mengen heute als giftig eingestufte Komponenten, sind aber bei ordnungsgemäßem Gebrauch harmlos.
Zwischenzeitlich werden giftfreie Tinten hergestellt, die aber als gesundheitsschädlich zu kennzeichnen sind. Neueste Entwicklungen bieten kennzeichnungsfreie Tinten an. Die Tinten müssen nach der Messung von den Oberflächen wieder abgereinigt werden.
Spezielle Tinten, die nach dem Auftragen in Sekundenschnelle antrocknen, können belassen werden oder müssen mit Lösemittel abgewischt werden. Sie dienen vor allem im Folienbereich zur Ermittlung der vorbehandelten Seite. Diese Tinten können auch zur Archivierung in der Qualitätssicherung
eingesetzt werden.
Die Verwendbarkeit der Tinten ist von ihrem Gebrauch abhängig. Sie können durch den Eintrag von Substanzen, die von verschmutzten Oberflächen herrühren, ungenau oder damit unbrauchbar werden.
Ungeöffnete Tinten können über viele Monate gelagert und dann noch eingesetzt werden. Da die Tinten meistens Lösemittel enthalten, sind empfindliche Oberflächen dahingehend zu prüfen. Grundsätzlich können alle Festkörper wie Metall, Kunststoff, Glas und Keramik geprüft werden. Die Tinten können, wenn
sie nicht mehr verwendet werden, zur Entsorgung zurückgeliefert werden.
Preisgünstig und präzise
Die Prüfung der OFS entbindet den Verwender nicht davor, das Haftungsergebnis gerade beim Ersteinsatz zu bestätigen, also den richtigen Testwert der Tinte für seine Anwendung, sei es Bedruckung, Lackierung, Reinigung oder Verklebung zu ermitteln. Dies kann dann einmalig durch eine Haftungsprüfung der Beschichtung durch Klebebandabriss, Kratztest oder Gitterschnitt
– Prüfung oder andere Methoden festgestellt werden. Die Verwendbarkeit von Tinten, die längere Zeit in Gebrauch sind kann im Zweifelsfalle durch eine Gegenprüfung mit frischen Tinten festgestellt werden.
Die Tintenmessung wird auch vielfach in der Vorstufe der Vorbehandlung / Aktivierung der Oberflächen verwendet. Testtinten sind ein preisgünstiges und genaues Mittel, das unmittelbar in der Praxis eingesetzt werden kann, ohne dass eine aufwendige Laboruntersuchung
nötig ist.