Bepaling van de oppervlaktespanning

De oppervlakte-energie / oppervlaktespanning van vaste stoffen van kunststof – metaal – glas – keramiek en andere materialen kan met testinkten worden bepaald. Dit is met name bedoeld voor het bepalen van het hechtend vermogen van oppervlakken voor het bedrukken – verlijmen – lakken enz.aan de hand van het bevochtigingspatroon.

Het bepalen van de oppervlaktespanning gebeurt door het aanbrengen van een testinkt als een streep van enkele centimeters op het te testen oppervlak waarna het gedrag van de inktstreep wordt geobserveerd.

Als de streep binnen 2 of 4 seconden samentrekt – afhankelijk van de inktspecificatie – dan is de oppervlaktespanning van het testvlak lager dan die van de testinkt.

Omgekeerd zal het uitlopen van de streep erop wijzen, dat de oppervlaktespanning van de aangebrachte inkt lager is dan die van het oppervlak.

Als de streep binnen de observatietijd onveranderd blijft, is de waarde van de oppervlaktespanning exact bereikt of iets hoger.

Bepaling van de oppervlaktespanning

In dit toepassingsvoorbeeld wordt PINK uit 10 ml flessen met wattenstaafjes door behulp van testinkt getest. Neem voor elk gebruik een nieuw wattenstaafje.

In dit toepassingsvoorbeeld wordt de oppervlaktespanning op zwart PE-kunststof getest met dePINK 38 Jumbo-testpen.

Reinheid van materialen

De begrippen reinheid en zuiverheid van materialen behoeven een nadere definitie. Aangezien de materialen, hetzij in de vorm van vormdelen, hetzij in de vorm van folies, in hun oppervlakken aanwezig zijn, kan het begrip reinheid hier van toepassing zijn, omdat zuiverheid van materialen naar de structuur, d.w.z. ook naar de interne samenstelling van een heel lichaam kan verwijzen.

Vervuiling van materialen kan meerdere oorzaken hebben en vele vormen aannemen. Vervuiling kan in de vorm van deeltjes optreden, maar ook in de vorm van een film Het eerstgenoemde zal als afzonderlijke punten aanwezig zijn en onregelmatig en in afstand zich voordoen.

Vervuiling door een film daarentegen bedekt volledig of gedeeltelijk het oppervlak en het oppervlak kan als het rein, gereinigd is ook als zuiver worden beschreven, afhankelijk van welke definitie – van bijv. oppervlaktespanning / oppervlakte-energie – wordt gebruikt.

Deze beschrijvingen slaan niet op de innerlijke samenstelling van het werkstuk, wat eigenlijk alleen met het begrip zuiverheid kan worden beschreven. Omdat het over oppervlakken gaat die nog verder bewerkt moeten worden, moeten ook de reinheidsvoorwaarden worden gedefinieerd, wat in het algemeen met het begrip oppervlaktespanning mogelijk is.


Twee typen testmethodes vullen elkaar aan

De bewerking is bijvoorbeeld bedrukken, coaten of verlijmen. De methodes hiervoor zijn als eenvoudige oplossing het testen van de oppervlakken met testinkten en de contacthoekmeting. Het eerste is eenvoudig te doen en praktijkgericht, omdat tijdens de productieprocessen de inkt probleemloos op de testvlakken kan worden aangebracht. Voor het laatste is speciale apparatuur nodig. Deze test kan de componenten van de oppervlaktespanning polair en dispersief gescheiden weergeven.

De testinkttest geeft alleen de som van de beide waarden, wat voor een beoordeling van de oppervlakken meestal voldoende is. Beide methodes kunnen niet contactloos of continu worden toegepast. Dit laatste betekent dat bij productieprocessen, zoals met name bij folies, de metingen alleen in rusttoestand kunnen worden verricht, dus niet bij lopende banen.

In uitzonderlijke gevallen zou een meting alleen bij een zeer lage snelheid kunnen worden uitgevoerd. De begrippen reinheid en zuiverheid kunnen naar keuze worden gebruikt, waarbij de reinheid alleen van toepassing is op de oppervlakken. De begrippen moeten niet door elkaar gehaald worden, omdat dat tot irritaties kan leiden.


Voorbehandeling met verhoogde oppervlaktespanning

Het begrip voorbehandeling heeft voornamelijk betrekking op de reiniging van oppervlakken met mechanische middelen en dan met name op wassen met of zonder oplosmiddelen. Voorbehandeling wordt ook al enkele decennia met fysische behandeling toegepast met behulp van corona, plasma en vlammen, waarbij de oppervlakken door elektrische inwerking zodanig worden gewijzigd dat hun polaire fracties sterk worden verhoogd, waardoor de oppervlaktespanning wordt verhoogd en de hechting aanzienlijk wordt verbeterd.

Kunststoffen van bijvoorbeeld polyolefinen, waarvan de natuurlijke oppervlaktespanning rond de 30 mN/m ligt, kunnen relatief eenvoudig op waarden van boven de 45 mN/m worden gebracht, wat zeer goede hechtingswaarden oplevert voor het bedrukken, verlijmen en coaten. Deze waarden kunnen geenszins worden bereikt met de oorspronkelijke reinigingsmethoden, hoewel moet worden opgemerkt dat voor een bruikbare voorbehandeling met fysische methoden meestal een mechanische voorreiniging noodzakelijk is.

Dit geldt met name voor metalen oppervlakken die bijv. vervuild zijn met oliën die worden gebruikt bij de productie van folies of vormdelen.